Федеральное агентство связи

Федеральное агентство связи
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и
информатики»
Кафедра
Систем связи
(наименование кафедры)
Конспект лекций
По учебной дисциплине
«Современные транспортные технологии»
(наименование учебной дисциплины)
по специальности / направлению подготовки:
210401- Физика и техника оптической связи
(наименование специальности / направления подготовки)
210404- Многоканальные телекоммуникационные системы
210406- Сети связи и системы коммуникации
Самара
2011
УДК 621.372
Корнилов И. И.
Современные транспортные технологии. Конспекты лекций.Самара: ПГУТИ, 2011. – с.
Рассматриваются принципы построения ее организации современных транспортных
технологий, даны сведенья по информационным блокам, группообразованию, служебным
элементам, схемам резервирования, системам аварийной сигнализации и синхронизации.
Для студентов очной и заочной форм обучения по специальностям:
210401 « Физика и техника оптической связи»
210404 « Многоканальные телекоммуникационные системы»
210406 «Сети связи и системы коммуникации»
Рецензент:
Кузнецов М.В. – к. т. н. , доцент, доцент кафедры Систем связи ГОУВПО ПГУТИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
© Корнилов И. И., 2011
Список сокращений и обозначений
– вторичный задающий генератор;
– волоконно-оптическая линия передачи;
– генератор сетевого элемента;
– минимальная детектируемая мощность;
– Международный Союз Электросвязи, комиссия по Телекоммуникации
ВЗГ
ВОЛП
ГСЭ
МДМ
МСЭ
;
НС
– неразъёмное соединение;
ПОМ
– передающий оптический модуль;
ПРОМ
– приёмный оптический модуль;
ПЦИ(PDH) – плезиохронная цифровая иерархия;
ПЭГ
– первичный эталонный генератор;
РС
– разъёмный соединитель;
СТМ(STM) – синхронный транспортный модуль;
СЦИ(SDH) – синхронная цифровая иерархия;
ТМ
– терминальный (оконечный) мультиплексор;
ТСС
– тактовая сетевая синхронизация;
ФД
– фотодетектор;
APS
– автоматическое защитное переключение;
ADM
– мультиплексор ввода/вывода;
AU
– административный блок;
AUG
– группа административных блоков;
BBER
– коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками;
С
– контейнер;
DCC
– канал передачи данных;
ECC
– канал управления;
ESR
– коэффициент ошибок по секундам с ошибками;
EM
– местный терминал;
ETSI
– Европейский институт стандартов в области связи;
MSOH
– заголовок мультиплексной секции;
MSP
– защита мультиплексной секции;
NE
– сетевой элемент;
NPI
– индикация нулевого указателя;
OAM
– контроль, управление и обслуживания;
POH
– трактовый заголовок;
PTR
– указатель;
RSOH
– заголовок регенерационной секции;
SOH
– секционный заголовок;
TU
– трибутарный блок, субблок;
TUG
– группа трибутарных блоков, субблоков;
TMN
– сеть управления электросвязью;
VC
– виртуальный контейнер.
Содержание
Список сокращений и обозначений……………………………………….....5
Введение................................................................................................................6
Лекция 1……………………………………………………………………........8
Тема 1. Особенности построения синхронной цифровой иерархии
SDH…………………………………………………………………………….....8
1.1. Общие особенности построения синхронной иерархии………..….....8
1.2. Обобщённая схема мультиплексирования в SDH………………..…...9
Лекция 2………………………………………………………………………....12
Тема 2. Функциональные модули сетей SDH………………………….…12
2.1. Виртуальные контейнеры и другие элементы………………….…….12
2.2. Сборка модулей STM-N…………………………………….…………..14
Лекция 3…………………………………………………………………………15
2.3. Структура фреймов STM-N………………………………………..…...15
2.4. Структура заголовков фреймов STM-N………………………….........18
2.5. Функциональные модули сетей SDH………………..………………...20
Лекция 4………………………………………………………………………....20
2.5.1. Функциональные задачи и модули сетей SDH…………….........20
2.5.2. Мультиплексоры………..…..…………………………………….21
2.5.3. Концентраторы…………………..…………………………..…....22
2.5.4. Регенераторы…………………………..……..……………………23
Лекция 5…………………………………………………………………………24
2.5.5. Коммутаторы………………..………………………………………...24
2.5.6. Функции, выполняемые коммутатором………………...………...…25
2.5.7. Методы кросс-коммутации и взаимодействия сетей SDH……....…26
Лекция 6………………………………………………………………………...28
Тема 3. Топология и архитектура сетей SDH……………………………..28
3.1. Топология сетей SDH…………………………………………………...28
3.1.1. Топология «точка-точка»…………………………………………28
3.1.2. Топология « последовательная линейная цепь»………………...29
Лекция 7…………………………………………………………………………29
3.1.3. Топология «звезда», реализующая функцию концентратора….29
3.1.4. Топология «кольцо»………………………………………………30
Лекция 8…………………………………………………………………………30
3.2. Архитектура сетей SDH………………………………………………...30
3.2.1. Радиально-кольцевая архитектура…...…………………………..30
3.2.2. Архитектура типа «кольцо-кольцо»……………………………..31
3.2.3. Линейная архитектура для сети большой протяжённости……..31
3.2.4. Архитектура разветвлённой сети общего вида…………………33
Лекция 9…………………………………………………………………………35
Тема 4. Функциональные методы защиты синхронных потоков…….35
Лекция 10………………………………………………………………………..38
Тема 5. Синхронизация сетей SDH……………………………………......38
5.1. Методы синхронизации………………………………………………..38
5.2. Режимы работы и качество хронирующего источника…………...…39
5.3. Использование мирового скоординированного времени ……... 39
5.4. Пример синхронизации кольцевой сети SDH …………………. 40
5.5. Пример синхронизации ячеистой сети SDH ………………….... 41
Лекция 11 ……………………………………………………………………... 42
Тема 6. Управление сетью SDH ............................................................. 42
6.1. Четырехуровневая модель управления сетью …………………. 42
6.2. Сеть управления телекоммуникациями TMN …………………. 44
6.2.1. Концепция TMN и общая схема управления ………………. 44
6.2.2. Архитектура TMN …………………………………………… 44
Лекция 12 ……………………………………………………………………... 50
6.3. Общая схема управления сетью SDH …………………………... 50
6.3.1. Подсеть SMS сети управления SMN ……………………….. 51
6.3.2. Функции управления ………………………………………… 52
6.3.3. Протоколы и внутрисистемные взаимодействия ………….. 55
6.3.4. Интерфейсы взаимодействия ……………………………….. 57
Лекция 13 ……………………………………………………………………... 60
Тема 7. Перспективы развития сетей SDH ......................................... 60
7.1. Источники появления новой терминологии …………………… 60
7.2. Некоторые предложения по выбору терминологии в
технологиях
PDH и SDH .……………………………………….. 61
Заключение ………………………………………………………………….... 65
Список литературы ………………………………………………………….. 66
Конспект лекций по дисциплине «СТТ»
Введение.
С момента изобретения телефона в 1875 году, ставшего отправной точкой в развитии
телефонной связи, методов и технологий передачи голоса, прошло сто лет прежде чем в 1975 году
появился первый микрокомпьютер. Все это время системы связи были аналоговыми (в мире практически вплоть до середины 60-х, в России до середины 70-х годов). Цифровых систем связи
практически не было, несмотря на то, что ИКМ была известна с 1937 года, а специализированные
цифровые компьютеры - с 1939 года. Несмотря на то, что импульсные методы модуляции
интенсивно развивались с начала 40-х в связи с развитием радиолокации, ИКМ не находила
широкого практического применения ввиду громоздкости цифрового оборудования, вплоть до
появления в 1959 году компьютеров второго поколения, использующих транзисторы в качестве
элементной базы.
Начало использования цифровых технологий в сетях передачи данных связано с ИКМ, а
именно, с системами цифровой телефонии на основе кабельных сетей связи, используемыми для
передачи голоса.
Первой коммерческой цифровой системой передачи голоса, использующей ИКМ и методы
мультиплексирования с временным разделением каналов, считают систему компании Bell System
(США), установленную в Чикаго в 1962 году. Система давала возможность передавать 24 голосовых
канала по медному кабелю, проложенному между офисами компании Bell System. Каждый голосовой
канал использовал скорость передачи 64 кбит/с, все каналы объединялись с помощью мультиплексора
в единый поток двоичных данных со скоростью 1536 кбит/с, а с учетом служебного канала (8
кбит/с) этот поток приобретал скорость 1544 кбит/с. Он, благодаря последующей стандартизации,
и стал известен как канал DS1 или T1, принятый далее в США за первый (или первичный) уровень
мультиплексирования для систем цифровой телефонии. Это было уже время появления ЭВМ третьего
поколения (IBM System 360, 1963 год), принесших с собой концепцию канала ввода/вывода с
развитой системой мультиплексоров ввод/вывода, используемых для организации коммерческих
компьютерных систем цифровой передачи данных, а также для объединения компьютеров в
локальные сети. Однако только стремительное развитие микропроцессорной техники и
технологии, зародившейся в 1971 году с появлением первого микропроцессора компании Intel,
сделало возможным реальное внедрение цифровой техники в телекоммуникационные системы и
привело к широкому распространению и развитию компьютерных сетей, давших вторичный мощный
импульс развитию сетей передачи данных на основе ИКМ.
Сетевые компьютерные технологии, разработанные первоначально на основе ЭВМ общего
назначения, или мэйнфреймов, вот уже около 15 лет применяются для объединения в сеть
персональных компьютеров, или ПК. Широкое использование сетевых технологий стало доступно
только тогда, когда производительность и функциональные возможности микропроцессоров выросли
настолько, чтобы удовлетворить высоким требованиям по управлению сетью связи.
Сетевые цифровые технологии развивались до последнего времени параллельно для глобальных и локальных сетей. Технологии глобальных сетей были направлены в основном на развитие циф-
ровых телефонных сетей, используемых для передачи голоса. Технологии локальных сетей - напротив, использовались, в основном, для передачи данных.
Развитие цифровых телефонных сетей шло по линии уплотнения каналов, как за счет мультиплексирования низкоскоростных первичных каналов Т1 , так и за счет использования более рациональных методов модуляции, например, использования дифференциальной ИКМ и ее модификаций,
позволивших применять для передачи голосового сигнала скорости 32, 16 и 8 кбит/с.
Развитие схем мультиплексирования привело к возникновению трех цифровых иерархий с
разными (для разных групп стран) уровнями стандартизованных скоростей передачи или каналов:
DS2 или Т2/Е2, DS3 или ТЗ/ЕЗ, DS4 или Т4/Е4. Эти иерархии, названные плезиохронными (т.е.
почти синхронными) цифровыми иерархиями PDH (ПЦИ), широко использовались и продолжают
использоваться как в цифровой телефонии, так и для передачи данных.
Развитие технологий скоростных телекоммуникаций на основе PDH привело к появлению в
последнее время двух наиболее значительных новых цифровых технологий: синхронной
оптической сети SONET (COC), и синхронной цифровой иерархии SDH (СЦИ), иногда
рассматриваемых как единая технология SONET/SDH, расширившая диапазон используемых
скоростей передачи до 40 Гбит/с. Эти технологии были ориентированы на использование
волоконно-оптических кабелей (ВОК) в качестве среды передачи.
Технологии локальных сетей, ориентированных на передачу данных, а не голоса,
развивались не по линии уплотнения каналов, а по линии увеличения полосы пропускания каналов
передачи данных, необходимой для передачи не только текстовых, но и графических данных, а
сейчас и данных мультимедиа. В результате используемые на начальном этапе развития сетевые
технологии ARCnet, Ethernet и Token Ring, реализующие скорости передачи 2-16 Мбит/с в
полудуплексном режиме и 4-32 Мбит/с в дуплексном режиме, уступили место новым скоростным
технологиям: FDDI, Fast Ethernet и 100VG-Any LAN, использующим скорость передачи данных
100 Мбит/с и ориентированных в большей части своей также на применение ВОК. Апофеозом
этого развития видимо будет новая технология 1 Гбит/с Ethernet.
Создание компьютерных сетей масштаба предприятия, корпоративных, региональных и
глобальных сетей передачи данных, связывающих множество локальных компьютерных сетей, в
свою очередь привело к созданию таких транспортных технологий передачи данных как Х.25,
цифровая сеть интегрированного обслуживания (или с интеграцией служб) ISDN (ЦСИО или
ЦСИС) и ретрансляция кадров Frame Relay, решавших эти задачи первоначально на скоростях
64 кбит/с - 144 кбит/с - 1.5/2 Мбит/с соответственно.
Дальнейшее развитие этих технологий также шло по линии увеличения скоростей
передачи и привело к трем важным результатам:
- постепенному отмиранию (в плане бесперспективности развития) существующей еще
технологии Х.25;
- увеличению скорости передачи данных, реализуемому технологией Frame Relay, до
скорости ТЗ (45 Мбит/с);
- появлению в недрах технологии широкополосной ISDN (B-ISDN) новой технологии
ATM, или режима асинхронной передачи, которая принципиально может применяться на
различных скоростях передачи (от 1.5 Мбит/с до 40 Гбит/с), благодаря использованию
техники инкапсуляции данных.
В литературе наибольшее внимание уделяется в настоящее время только технологии
ATM, тогда как в России, по сведениям автора, существуют только изолированно
функционирующие коммерческие сети ATM и экспериментальные участки сетей, на которых эта
технология отрабатывается. В отличие от этого в России развернуты и полномасштабно
функционируют, начиная с 1993 года, десятки крупных сетей SDH. Технология SDH двинулась в
регионы. На ее основе происходит крупномасштабное переоборудование старой аналоговой сети
связи России в цифровую Взаимоувязанную сеть связи (ВСС) [137], использующую самые
передовые технологии.
Лекция 1. 1.
Особенности построения синхронной иерархии SDH.
1.1. Общие особенности построения синхронной иерархии.
Рассмотрим общие особенности построения синхронной цифровой иерархии SDH. Несмотря на
очевидные преимущества сетей SDH перед сетями PDH, они не имели бы такого успеха, если бы не
обеспечивали преемственность и поддержку стандартов PDH. Как мы уже отмечали при разработке
технологии SONET обеспечивалась преемственность американской, а при разработке SDH европейской иерархий PDH. В окончательном варианте стандарты SONET/SDH поддерживали обе
указанные иерархии. Это выразилось в том, что терминальные мультиплексоры и мультиплексоры
ввода/вывода сетей SONET/SDH, через которые осуществляется доступ в сеть были рассчитаны на
поддержку только тех входных каналов, или каналов доступа, скорость передачи которых
соответствовала объединённому стандартному ряду американской и европейской иерархий PDH, a
именно: 1.5, 2, 6, 8, 34, 45, 140 Мбит/с. Цифровые сигналы каналов доступа, скорость передачи которых соответствует указанному ряду, будем называть трибами PDH (или в терминологии связистов
компонентными сигналами), а сигналы, скорость передачи которых соответствует стандартному
ряду скоростей SDH - трибами SDH.
Итак, первая особенность иерархии SDH - поддержка в качестве входных сигналов каналов
доступа только трибов PDH и SDH.
Другая особенность - процедура формирования структуры фрейма.
Два правила относятся к разряду общих: при наличии иерархии структур структура
верхнего уровня может строиться из структур нижнего уровня, несколько структур того же уровня,
могут быть объединены в одну более общую структуру. Остальные правила отражают специфику
технологии. Например, на входе мультиплексора доступа имеем трибы PDH, которые должны быть
упакованы в оболочку фрейма так, чтобы их легко можно было ввести и вывести в нужном месте с
помощью мультиплексора ввода-вывода. Для этого сам фрейм достаточно представить в виде
некоторого контейнера стандартного размера (в силу синхронности сети его размеры не должны
меняться), имеющего сопровождающую документацию - заголовок, где собраны все необходимые
для управления и маршрутизации контейнера поля-параметры, и внутреннюю емкость для
размещения полезной нагрузки, где должны располагаться однотипные контейнеры меньшего
размера (нижних уровней), которые также должны иметь некий заголовок и полезную нагрузку и т.
д. по принципу матрешки, или по методу последовательных вложений, или инкапсуляции.
Для реализации этого метода было предложено использовать понятие контейнер, в который и
упаковывается триб. По типоразмеру контейнеры делятся на 4 уровня, соответствующие уровням
PDH. На контейнер должен наклеиваться ярлык, содержащий управляющую информацию для сбора
статистики прохождения контейнера. Контейнер с таким ярлыком используется для переноса
информации, т.е. является логическим, а не физическим объектом, поэтому его называют
виртуальным контейнером.
Итак, вторая особенность иерархии SDH - трибы должны быть упакованы в стандартные помеченные контейнеры, размеры которых определяются уровнем триба в иерархии PDH.
Виртуальные контейнеры могут объединяться в группы двумя различными способами.
Контейнеры нижних уровней могут, например, мультиплексироваться (т. е. составляться вместе) и
использоваться в качестве полезной нагрузки контейнеров верхних уровней (т.е. большего
размера), которые, в свою очередь, служат полезной нагрузкой контейнера самого верхнего уровня
(самого большого размера) - фрейма STM-1.
Такое группирование может осуществляться по жесткой синхронной схеме, при которой
место отдельного контейнера в поле для размещения нагрузки строго фиксировано. С другой
стороны, из нескольких фреймов могут быть составлены новые (более крупные) образования
мультифреймы.
Из-за возможных различий в типе составляющих фрейм контейнеров и непредвиденных
временных задержек в процессе загрузки фрейма положение контейнеров внутри мультифрейма
может быть, строго говоря, не фиксировано, что может привести к ошибке при вводе/выводе
контейнера, учитывая общую нестабильность синхронизации в сети. Для устранения этого факта,
на каждый виртуальный контейнер заводится указатель, содержащий фактический адрес начала
виртуального контейнера на карте поля, отведенного под полезную нагрузку. Указатель дает
контейнеру некоторую степень свободы, т.е. возможность "плавать" под действием непредвиденных
временных флуктуации, но при этом гарантирует, что он не будет потерян.
Итак, третья особенность иерархии SDH - положение виртуального контейнера может определяться с помощью указателей, позволяющих устранить противоречие между фактом
синхронности обработки и возможным изменением положения контейнера внутри поля полезной
нагрузки.
Хотя размеры контейнеров различны и емкость контейнеров верхних уровней достаточно
велика, может оказаться так, что-либо она все равно недостаточна, либо под нагрузку лучше
выделить несколько (в том числе и с дробной частью) контейнеров меньшего размера. Для этого в
SDH технологии предусмотрена возможность сцепления или конкатенации контейнеров
(составление нескольких контейнеров вместе в одну структуру, называемую связистами
"сцепкой"). Составной контейнер отличается соответствующим индексом от основного и
рассматривается (с точки зрения размещения нагрузки) как один большой контейнер. Указанная
возможность позволяет с одной стороны оптимизировать использование имеющейся
номенклатуры контейнеров, с другой стороны позволяет легко приспособить технологию к новым
типам нагрузок, не известных на момент ее разработки.
Итак, четвертая особенность иерархии SDH - несколько контейнеров одного уровня
могут быть сцеплены вместе, и рассматриваться как один непрерывный контейнер, используемый
для размещения нестандартной полезной нагрузки.
Пятая особенность иерархии SDH состоит в том, что в ней предусмотрено формирование
отдельного (нормального для технологий пакетной обработки в локальных сетях) поля заголовков
размером 9x9=81 байт. Хотя перегруженность общим заголовком невелика и составляет всего
3,33%, он достаточно большой, чтобы разместить необходимую управляющую и контрольную
информацию и отвести часть байт для организации необходимых внутренних (служебных)
каналов передачи данных. Учитывая, что передача каждого байта в структуре фрейма
эквивалентна потоку данных со скоростью 64 кбит/с, передача указанного заголовка
соответствует организации потока служебной информации эквивалентного 5,184 Мбит/с.
Естественно, что при построении любой иерархии должен быть определен либо ряд
стандартных скоростей этой иерархии, либо правило его формирования и первый
(порождающий) член ряда. Если для PDH значение DS0 (64 кбит/с) вычислялось достаточно
просто, то для SDH значение первого члена ряда можно было получить только после
определения структуры фрейма и его размера. Схема логических рассуждений достаточно
проста. Во-первых, поле его полезной нагрузки должно было вмещать максимальный по размеру
виртуальный контейнер VC-4, формируемый при инкапсуляции триба 140 Мбит/с. Во-вторых, его
размер: 9x261=2349 байт и определил размер поля полезной нагрузки STM-1, а добавление к
нему поля заголовков определило размер синхронного транспортного модуля STM-1: 9x261+
9x9=9x270=2430 байт или 2430x8=19440 бит, что при частоте повторения 8000 Гц позволяет
определить и порождающий член ряда для иерархии SDH: 19440x8000=155,52 Мбит/с.
1.2 Обобщенная схема мультиплексирования потоков в SDH.
Указанная многовариантность и сложность формирования модуля STM-1, предложенная в первой
редакции, ставила в трудное положение производителей оборудования SDH, и отрицательно
сказалось на его унификации, а также номенклатуре поддерживаемых PDH трибов. Наименьшую
поддержку получили трибы Е2 и Т2. Триб Е2 был исключен из списка обязательных уже во
второй редакции (1991г.), а триб Т2 остался в третьей редакции (1993 г.) только в обобщенной
схеме мультиплексирования SONET/SDH и был исключен комитетом ETSI из списка
обязательных в европейском варианте обобщенной схемы мультиплексирования SDH.
Показательным в этом плане является номенклатура трибов оборудования SDH. Из него видно,
что триб Т2 не включен как обязательный ни в одну спецификацию восьми крупнейших
производителей SDH оборудования. То же можно сказать и о девятом производителе - Nokia
(Финляндия).
Другим фактором, порождающим многовариантность, было допущение кроссмультиплексирования, т.е. отображения TUG-21 на VC-31, а также отображения TUG-21 и TUG22 непосредственно на VC-4 с различными коэффициентами мультиплексирования: 5, 21 и 16.
Для уменьшения многовариантности схема мультиплексирования в редакциях стандартов G.708 и
G.709 была упрощена.
На рис. 1.1 представлена третья редакция (1993г.) схемы мультиплексирования SDH,
предложенная в обобщенном виде в стандарте G.708 и в более подробном виде в стандарте G.709,
который и показан на этом рисунке. Основными отличиями этой схемы от схемы первой редакции
являются:
- отсутствие триба Е2 (отображаемого в контейнер С-22) и связанных с ним блоков VC-22
и TU-22 (контейнер С-21, виртуальный контейнер VC-21 и блок TU-21 представлены
как С-2, VC-2 и TU-2 соответственно);
- появление блока TUG-3 и замыкание на него выхода блока TUG-2 (потеря симметрии,
т.е. связей TUG-21 - VC-4 и TUG-22 - VC-4);
- несимметричное использование TU-3 в связке с VC-3 только для ветви: С-3 - триб ЕЗ/ТЗ
(вместо симметричной схемы ТU-31/ТU-32 - VC-31/VC-32) и отсутствие в связи с этим
возможности кросс-мультиплексирования, осуществляемого по связи TUG-21 - VC-31,
ввиду ее отсутствия.
Указанные упрощения привели к тому, что теперь от семи возможных путей
формирования STM-1 из трибов Е1 (2 Мбит/с) осталось только два:
1) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - TUG-3 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-1
2) Н12 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - VC-3 - AU-3 - AUG - STM-1
Рис. 1.1 Общая схема мультиплексирования PDH трибов в технологии SDH
Эти упрощения становятся еще более очевидными, если учесть, что указанная схема
является общей, объединяющей две схемы мультиплексирования: европейскую схему
мультиплексирования SDH, предложенную Институтом стандартов ETSI (рис.1.2), и
американскую схему мультиплексирования SONET/SDH, которую можно вычленить из общей
схемы и представить в виде подсхемы на рис. 1.3. Эти две схемы отличаются тем, что у них
отсутствует вариантность в формировании STM-1 из набора допустимых трибов.
Рис. 1.2 Схема мультиплексирования PDH трибов в технологии SDH
Для рассматриваемого нами примера с трибом Е1 вариант формирования STM-1 по схеме
ETSI (рис. 1.2) имеет вид:
Е1 - С-12 - VC-12 - TU-12 - TUG-2 - TUG-3 - VC-4 - AU-4 - AUG - STM-1,
а по схеме SONET/SDH (рис. 1.3) имеет вид:
Е1 - С-12 - VC-12 - TU-12 –TUG-2 - VC-3 - AU-3 - AUG - STM-1.
Рис. 1.3 Схема мультиплексирования PDH трибов в технологии ONET/SDH
Итак, на сегодняшний день общая схема мультиплексирования SDH приобрела
окончательный вид (рис. 1.1), зафиксированный в публикации так называемой Белой книги
рекомендаций ITU-T (МСЭ-Т), а европейская интерпретация этой схемы (рис.1.2) зафиксирована
в публикации ETSI.
Лекция 2. 2. Функциональные модули сетей SDH.
2.1. Виртуальные контейнеры и другие элементы синхронной иерархии
Контейнеры можно рассматривать в качестве первых элементов в номенклатуре элементов иерархии
SDH. К контейнеру (как и к любому пакету, подлежащему отправлению по некоторому маршруту)
добавляется маршрутный заголовок. В результате он превращается в виртуальный контейнер VC
уровня n, т.е. VC-n. В номенклатуре элементов иерархии SDH существуют следующие виртуальные
контейнеры:
- VC-1, VC-2 - виртуальные контейнеры нижних уровней 1 или 2 и VC-3, VC-4 - виртуальные кон
тейнеры верхних уровней 3 или 4 - элементы SDH, структура которых или формат достаточно
прост и определяется формулой: РОН + PL, где РОН - маршрутный заголовок (в терминологии
связистов трактовый заголовок); PL - полезная нагрузка.
Виртуальные контейнеры VC-1,2,3 уровней 1, 2, 3, также как и контейнеры С-1,2,3, разбиваются
на виртуальные контейнеры подуровней nm, т.е. VC-nm, а именно:
- VC-1 разбивается на VC-11 и VC-12;
- VC-2 разбивается на VC-21 и VC-22;
- VC-3 разбивается на VC-31 и VC-32.
Поля PL и РОН формата виртуального контейнера как логического элемента имеют вид: .
- PL - поле различного (в зависимости от типа виртуального контейнера) размера, формат которого имеет двумерную структуру по типу фрейма вида 9xm (9 строк, m столбцов); это поле формируется либо из контейнеров соответствующего уровня (например, для виртуальных
контейнеров VC-1,2 оно формируется из контейнеров С-1,2 соответственно), либо из других
соответствующих элементов структуры мультиплексирования SDH;
- РОН - поле, размером не более 9 байт, формат которого имеет двумерную структуру вида
1хп (например, формат 1x9 байт для VC-4 или VC-32 и формат 1x6 байт для VC-31); это поле
составлено из различных по назначению байтов.
- TU-n - трибные блоки уровня n (п=1,2,3) (в терминологии связистов субблоки) - элементы
структуры мультиплексирования SDH, формат которых прост и определяется формулой: PTR + VC,
где PTR - указатель грибного блока (TU-n PTR), относящийся к соответствующему
виртуальному контейнеру, например, TU-1 = (TU-1 PTR) + VC-1. Трибные блоки уровня n, как и
виртуальные контейнеры, делятся на трибные блоки подуровней nm, т.е. TU-nm, а именно:
- TU-1 разбивается на TU-11 HTU-12;
- TU-2 разбивается на TU-21 и TU-22;
- TU-3 разбивается на TU-31 и TU-32.
- TUG-n - группа грибных блоков уровня n (первоначально использовался только уровень 2, а затем добавился уровень 3), формируемая в результате мультиплексирования нескольких
трибных блоков.
- TUG-2 - группа трибных блоков уровня 2 - элемент структуры мультиплексирования SDH,
формируемый путем мультиплексирования трибных блоков TU-1,2 со своими коэффициентами
мультиплексирования; TUG-2 также, как и TU-1,2 разбивается на 2 подуровня - TUG-21 и
TUG-22.
В ней для трибов дополнительно используются обозначения, соответствующие принятым
для высокоскоростных каналов широкополосной ISDN - B-ISDN (Hnm означает в B-ISDN
высокоскоростной канал различного типа - это нужно иметь ввиду, чтобы окончательно не
запутаться в используемых стандартами обозначениях и индексах):
- Н1 - обобщенный канал, соответствующий первому уровню (или первичной скорости)
иерархии PDH. Он разбивается на канал Н11, соответствующий американской ветви
иерархии, т.е. Н11 = Т1 = 1,5 Мбит/с, и канал Н12, соответствующий европейской ветви
иерархии, т.е. Н12 = Е1 =2 Мбит/с.
- Н2 - обобщенный канал, соответствующий третьему уровню (или третичной скорости)
иерархии PDH. Он аналогично разбивается на Н21 и Н22, где Н21 = ЕЗ = 34 Мбит/с, а Н22
= ТЗ = 45 Мбит/с.
- НЗ в классификации не используется.
- Н4 - обобщенный канал, соответствующий четвертому уровню (или четвертичной
скорости) иерархии PDH. Он не разбивается на подуровни, т.е. Н4 = Е4 = 140 Мбит/с.
Из этой схемы видны варианты мультиплексирования группы трибных блоков TUG-2:
- TUG-21 формируется или из одного TU-21 (вариант 1xTU-21) или из четырех TU-11
(вариант 4xTU-11), или из трех TU-12 (вариант 3xTU-12);
- TUG-22 формируется аналогично: 1xTU-22 или 4xTU-12, или 5xTU-11.
В свою очередь выходы TUG-21 и TUG-22 могут быть мультиплексированы для
формирования полезной нагрузки контейнеров верхних уровней С-3,4. Схема формирования
виртуальных контейнеров верхнего уровня может быть теперь конкретизирована.
- VC-3 - виртуальный контейнер уровня 3 - элемент структуры мультиплексирования SDH,
который разбивается на два виртуальных контейнера: VC-31 и VC-32 - поля формата
9x65 байтов - для VC-31, и поля формата 9x85 байтов - для VC-31; полезная нагрузка
VC-3 формируется либо из одного контейнера С-3 (прямой вариант схемы
мультиплексирования), либо путем мультиплексирования нескольких групп TUG-2, а
именно:
- VC-31 формируется как 1хС31 или 4xTUG-22, или 5xTUG-21;
- VC-32 формируется как 1хС32 или 7xTUG-22.
- VC-4 - виртуальный контейнер уровня 4 - элемент структуры мультиплексирования SDH,
который не разбивается по подуровням и представляет собой поле формата 9x261
байтов; его полезная нагрузка формируется либо из контейнера С-4 (прямой вариант
схемы мультиплексирования), либо путем мультиплексирования нескольких групп
TUG-2 и TU-3, а именно: VC-4 формируется как 1хС4 или 4xTU-31, или 3xTU-32, или
21xTUG-21, или 16xTUG-22.
Виртуальные контейнеры верхних уровней VC-3,4 позволяют сформировать соответствующие
административные блоки:
- AU-3 - административный блок уровня 3 - элемент структуры мультиплексирования SDH
формата PTR + PL, разбивается на два подуровня AU-31 и AU-32, полезная нагрузка
которых PL формируются из виртуального контейнера VC-31 или VC-32
соответственно;
- PTR - указатель административного блока - AU-3 PTR (AU-31 PTR или AU-32 PTR)
определяет адрес начала поля полезной нагрузки, а именно VC-31, VC-32 в результате
получаем:
- AU-31 = AU-31 PTR + VC-31;
- AU-32 = AU-32 PTR + VC-32.
- AU-4 - административный блок уровня 4 - элемент структуры мультиплексирования SDH
формата PTR + PL, не имеет подуровней, PTR - указатель административного блока AU-4 PTR (поле формата 9x1 байтов, соответствующее четвертой строке поля
секционных заголовков SOH фрейма STM-N), определяет адрес начала поля полезной
нагрузки; полезная нагрузка PL формируются либо из виртуального контейнера VC-4
(прямой вариант схемы мультиплексирования), либо в результате мультиплексирования
другими возможными путями, а именно: AU-4 формируется как 1xVC-4 или 4xVC-31,
или 3xVC-32, или 21xTUG-21, или 16xTUG-22, причем фактически для передачи VC31,32 и TUG-21.22 используется поле полезной нагрузки VC-4, в котором при
размещении VC-32 и TUG-22 четыре левых столбца (4x9 байтов), а при размещении
TUG-21 - восемь столбцов (8x9 байт), используются под фиксированные
выравнивающие наполнители.
Два последних элемента SDH - AUG и STM-1 определены ниже.
- AUG - группа административных блоков - элемент структуры мультиплексирования SDH,
появившийся во второй публикации стандарта G.709, формируется путем
мультиплексирования административных блоков AU-3,4 с различными коэффициентами
мультиплексирования: AUG формируется как 1xAU-4 или 4xAU-31, или 3xAU-32; AUG
затем и отображается на полезную нагрузку STM-1.
- STM-1 - синхронный транспортный модуль - основной элемент структуры
мультиплексирования SDH, имеющий формат вида: SOH + PL, где SOH - секционный
заголовок - два поля в блоке заголовка размером 9x9 байтов, PL - полезная нагрузка,
формируемая из группы административных блоков AUG.
Синхронные транспортные модули STM-1 могут быть, согласно основной схеме
мультиплексирования для иерархии SDH, мультиплексированы с коэффициентом N в синхронный
транспортный модуль STM-N для последующей передачи по каналу связи. С учетом
приведенных пояснений становится более понятной схема взаимодействия различных уровней
PDH иерархий, погруженных в SDH иерархию.
2.2. Сборка модулей STM-N
Выбор ряда скоростей STM-N иерархии SDH, то-есть дальнейшее стандартное наращивание
скоростей передачи, первоначально предполагалось осуществлять по формально
соответствующей схеме SONET, используя фактически скорости кратные STM-1, с
коэффициентами кратности 1, 4, 8, 12, 16. Два уровня SDH иерархии STM-1 = 155,52 Мбит/с и
STM-4 = 622,08 Мбит/с были зафиксированы в 1988г. в стандарте CCITT Rec. G.707 и назывались
соответственно первым и четвертым уровнем иерархии SDH (хотя логично было бы называть их
первым и вторым уровнем, так как промежуточных уровней между ними нет). Последущее
развитие практики разработки и применения этого стандарта, показало, что коэффициенты
кратности 8 и 12, имеющие скорости 1244,16 и 1866,24 Мбит/с, не были приняты на практике, а
сам ряд SDH скоростей из арифметической прогрессии, заложенной в SONET,
трансформировался в геометрическую прогрессию вида 1,4, 16, 64, 256, диктуемую желанием
иметь постоянный коэффициент мультиплексирования - 4. Следуя этому ряду коэффициентов, в
настоящее время эксплуатируются или разрабатываются SDH системы со скоростями,
соответствующими окончательной версии SDH иерархии: STM-1, STM-4, STM-16, STM-64,
STM-256 или 155.52, 622.08, 2488.32, 9953.28, 39813.12 Мбит/с. Три первых уровня (называемых
по-старому первым, четвертым и шестнадцатым) были "деюре" стандартизованы в последней
версии ITU-T Rec. G.707.
Мультиплексирование STM-1 в STM-N может осуществляться как каскадно: 4x1 — 4, 4x4
— 16, 4x16 — 64, 4x64 — 256, так и непосредственно по схеме N:1 — N, где N = 4, 16, 64, 256.
При этом для схемы непосредственного мультиплексирования используется чередование байтов.
Например, если шестнадцать STM-1 каналов (0, 1, 2, ... 13, 14, 15 или в
шестнадцатеричном исчислении 0, 1, 2, ... D, E, F) на входе мультиплексора STM-16 генерируют
шестнадцать байт-последовательностей: b0b0b0…, b1b1b1… , b2b2b2… , ..., bDbDbD… , bEbEbE… ,
bFbF bF… , то в результате мультиплексирования на выходе STM-16 формируется байтпоследовательность: b0b1b2... bDbEbFb0b1b2… . Фактически так просто удается мультиплексировать
только тогда, когда все STM-1 имеют одинаковую структуру полезной нагрузки, если нет, то
нужно, чтобы соблюдались некоторые правила бесконфликтной взаимосвязи. В стандарте G.708
требовалось, чтобы все STM-1 принадлежали к одной из трех категорий:
1 - AU-3 (разного типа), несущие С-3 в качестве полезной нагрузки;
2- AU-n (разного типа), но несущие тот же тип TUG-2 в качестве полезной нагрузки;
3- Различные типы TUG-2 в качестве полезной нагрузки.
В том же стандарте последней версии в связи с различиями схем мультиплексирования
ETSI и SONET/SDH правила бесконфликтной взаимосвязи STM-N последовательностей еще более
ужесточаются, а именно:
- при мультиплексировании последовательностей, содержащих AUG, которые базируются
на разных AU-n (AU-4 или AU-3), предпочтение отдается схемам, использующим
AU-4. Те же схемы, что используют AU-3 должны быть демультиплексированы до уровня
TUG-2 или VC-3 (в зависимости от полезной нагрузки) и повторно
мультиплексированы по схеме: TUG-3 —VC-4 — AU-4;
- при мультиплексировании последовательностей, содержащих VC-11, которые используют
различные TU-n (TU-11 или TU-12), предпочтение отдается схемам, использующим
TU-11.
Если при формировании модуля STM-N используется каскадное мультиплексирование, то
оно осуществляется по схеме чередования групп байтов, причем число байтов в группе равно
кратности мультиплексирования предыдущего каскада. Например, если формирование STM-16
происходит по двухкаскадной схеме 4xSTM-1 — STM-4, 4xSTM-4 — STM-16, то первый каскад
использует мультиплексирование по байтам, а второй - по группам, состоящим из четырех байтов.
Если предположить, что на вход каждого из четырех STM-4, питающих STM-16, поступают
последовательности {b i j }(здесь подстрочные индексы i=0,1,2,3 - номера входов, а надстрочные
индексы j=1,2,3,4 - номера мультиплексоров STM-4), то процесс формирования осуществляется
следующим образом:
Ясно, что если формирование STM-64 происходит по трехкаскадной схеме
4xSTM-1 — STM-4, 4xSTM-4 — STM-16, 4xSTM-16 — STM-64, то первый каскад использует
мультиплексирование по байтам, второй - по группам, состоящим из четырех байтов, а третий по
группам из 16 байтов.
Лекция 3. 2.3. Структура фреймов STM-N
Все варианты мультиплексирования, с которыми мы ознакомились, сводились к формированию
физического модуля STM-1, а затем STM-N. Рассмотрим логическую структуру модуля STM-1,
представленную в виде фрейма STM-1 с его заголовками.
Структура фрейма модуля STM-1 приведена на рис.2.1. Фрейм для удобства рассмотрения
обычно представляется в виде двумерной структуры (матрицы), формат которой: 9 строк на 270
однобайтных столбцов. Структуру можно развернуть в виде одномерной (повторяющейся с
частотой выборки 8000 Гц) цифровой последовательности, или кадра, длиной 2430 байтов
(9·270=2430). Такая развертка (соответствующая отображению матрицы на одномерный массив)
осуществляется построчно (в соответствии со схемой мультиплексирования). Фрейм состоит из
трех групп полей: поля секционных заголовков SOH формата 3x9 и 5x9 байтов, поля указателя
AU-4 формата 1x9 байтов и поля полезной нагрузки формата 9x261 байтов.
Рис. 2.1 Структура фрейма STM-1 и фрагменты отображения AU-4 на STM-1
Согласно рис. 1.2 и рис. 1.3 существует единственная возможность фиксированного
отображения группы административных блоков AUG на общее поле, составленное из поля указателя
AU-n (AU-n PTR - строка размером 1x9) и поля полезной нагрузки (9x261). Для фрейма STM-1
существует две возможности отображения на то же общее поле административных блоков AU-n (а
значит и виртуальных контейнеров VC-n), а именно: отображение одного AU-4 (рис. 2.1) или трех
AU-3, мультиплексированных по схеме байт-интерливинга (рис. 2.2). При этом строка указателей
AU-n PTR содержит либо AU-4 PTR для блока AU-4, либо три AU-3 PTR для AU-3.
Рис. 2.2. Мультиплексирование трех AU-3 при формировании STM-1
Фаза контейнеров VC-n не фиксирована, так как указатели AU-n (n=3,4) задают положение
первых байтов контейнеров VC-n по отношению к их (указателей) фиксированным позициям, что
позволяет виртуальным контейнерам VC-n "плавать" внутри AU-n и компенсировать не только
разности фаз VC и SOH, но и разности скоростей составляющих их фреймов (по 3 байта
зарезервированы для положительного и отрицательного выравнивания).
Блок AU-4 имеет полезную нагрузку 9x261 байтов и служит для переноса одного
виртуального контейнера VC-4, имеющего свой маршрутный заголовок РОН (левый столбец
размером 9 байтов). Основное назначение РОН - обеспечить целостность связи на маршруте от
точки сборки виртуального контейнера до точки его разборки.
Первые 6 байтов заголовка имеют следующее назначение:
- байт J1 используется в рамках формируемого в национальной сети 16-байтного кадра
для передачи маркера начала фрейма (байт 1) и идентификатора точки маршрутного
доступа (байты 2–16), представленного строкой ASCII-символов в формате,
соответствующем рекомендации ITU-T E.164 и используемого для того, чтобы
принимающий терминал получал постоянное подтверждение о связи с определенным
передатчиком (в международных сетях используется 64-байтная строка, в
которую и преобразуется 16-байтная "национальная" строка);
- байт ВЗ - BIP-8 код, контролирующий ошибки четности в предыдущем контейнере;
- байт С2 - указатель типа полезной нагрузки контейнера, например, TUG, C-3,
фиксированный TU, ATM, MAN, FDDI и др.;
- байт G1 - состояние маршрута, дает информацию обратной связи от терминальной к исходной точке формирования маршрута (например, о наличии ошибок или сбоев на
удаленном конце FEBE, FERF);
- F2, Z3 - байты, которые могут быть задействованы пользователем данного маршрута
для организации канала связи;
- Н4 - обобщенный индикатор положения нагрузки, используется при организации
мультифреймов, например, указывает на номер фрейма VC-1,2 в мультифреймах TU-1,2;
- байт Z4 - зарезервирован для возможного развития системы;
- байт Z5 - байт оператора сети, зарезервирован для целей администрирования сети.
Полезной нагрузкой VC-4 может быть либо один контейнер V-4 (формата 9x260 байтов),
либо три TUG-3 (формата 9x86 байтов), мультиплексированные по схеме на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Мультиплексирование трех TUG-3 в один VC-4 при формировании STM-1
Группы TUG-3, в свою очередь, могут быть сформированы из семи групп TUG-2, либо
одного виртуального контейнера VC-3, имеющего формат 9x85 байтов и точно вписывающегося в
поле полезной нагрузки (рис.2.4). Структура заголовка VC-3 РОН такая же, как и y VC-4 POH.
Первый столбец группы TUG-3 состоит из указателей Н1, Н2, НЗ (по 1 байту) и
фиксированного наполнителя FS (6 байтов).
Рис. 2.4. Мультиплексирование одного VC-3 в TUG-3 при формировании STM-1
Мы описали только основные структуры фреймов и варианты их мультиплексирования
(вложения), более подробно см. рекомендацию G.709.
2.4. Структура заголовков фреймов STM-N
Заголовок SOH (рис.2.5), состоит из двух блоков: RSOH - заголовка регенераторной секции размером 3x9=27 байтов и MSOH - заголовка мультиплексной секции размером 5x9=45 байтов. Он
отвечает за структуру фрейма STM-1 и его связи с мультифреймом в случае мультиплексирования
нескольких модулей STM-1.
Рис. 2.5. Структура заголовков SOH фрейма STM-1
На рис. 2.5 используются следующие обозначения:
- байты А1, А1, А1, А2, А2, А2 являются идентификаторами наличия фрейма STM-1 в
фрейме STM-N (А1 =11110110, А2=00101000);
- байт В1 и три байта В2 формируют две кодовые последовательности, используемые для
проверки на четность с целью обнаружения ошибок в предыдущем фрейме: BIP-8
формирует 8-битную последовательность для размещения в В1 и BIP-24 - 24-битную
последовательность для размещения в трех В2;
- байт С1 определяет значение третьей координаты "с" - глубину интерливинга (см. ниже)
в схеме мультиплексирования STM-N;
- байты D1-D12 формируют служебный канал передачи данных - DCC: D1-D3
формируют DCC канал регенераторной секции (192 кбит/с), D4-D12 - DCC канал
мультиплексной секции (576 кбит/с);
- байты Е1, Е2 могут быть использованы для создания служебных каналов голосовой
связи: Е1 для регенераторной секции (64 кбит/с), Е2 для мультиплексной секции (64
кбит/с);
- байт F1 зарезервирован для создания канала передачи данных/голосовой связи для
нужд пользователя;
- байты К1, К2 используются для сигнализации и управления автоматическим
переключением на исправный канал при работе в защищенном режиме - APS;
- шесть байтов Z1, Z2 являются резервными за исключением бит 5-8 байтов Z1,
используемых для сообщений о статусе синхронизации;
- шесть байтов, помеченных значком Д, могут быть использованы как поля,
определяемые средой передачи;
- байты, помеченные звездочками, не подвергаются (в отличие от остальных) процедуре
шифрования (скремблирования) заголовка;
- все непомеченные байты зарезервированы для последующей международной
стандартизации.
В отличие от заголовка SOH фрейма STM-1, байты которого могут быть определены двумя
координатами: строка а - столбец b. Байты заголовка SOH фрейма STM-N, учитывая особенности
мультиплексирования (прямое или каскадное), описанные выше, определяются тремя
координатами (рис. 2.6): а, b, с, где а (а=1-9) - номер строки (как и раньше), b (b=1-9) - номер
мультистолбца, объединяющего несколько столбцов, с (с=1,2 …N) - глубина интерливинга, т.е.
номер тайм-слота при мультиплексировании.
Рис. 2.6. Размещение байтов заголовка SOH для фреймов STM-N
В результате мы получаем расширенную матрицу (рис. 2.6), новые координаты которой
(row, col) могут быть вычислены по а, b, с: row = a, col = N(b-1) + с.
Структура заголовка SOH фрейма STM-4, полученная с соблюдением указанных правил,
имеет формат 9x36 байтов и приведена на рис. 2.7, а аналогичная структура SOH фрейма STM-16
имеет формат 9x144 байта и приведена на рис. 2.8. Структуры заголовка SOH для других скоростей
формально не стандартизованы, хотя STM-64 уже используется на практике. Она, очевидно, будет
иметь формат 9x576 байтов, а внутренняя структура может быть реконструирована на основе общих
правил формирования row, col, проиллюстрированных на рис. 2.6.
Рис. 2.7. Структура заголовков SOH фрейма STM-4
Рис. 2.8. Структура заголовков SOH фрейма STM-16
Лекция 4. 2.5. Функциональные модули сетей SDH
В этом разделе мы опишем основные элементы систем передачи данных на основе SDH, или
функциональные модули SDH. Эти модули могут быть связаны между собой в сеть SDH.
Связи модулей можно рассматривать с двух сторон: логической и физической. С одной
стороны, логика работы или взаимодействия модулей в сети определяет необходимые
функциональные связи модулей - топологию, или архитектуру сети SDH. Она позволяет, как
анализировать общие закономерности функционирования сети, достоинства и недостатки
различных топологий, так и выбирать топологию сети оптимальную для решения конкретной
задачи. С другой стороны, модули связаны между собой физической средой распространения
SDH сигнала, создаваемой кабелем (как правило, волоконно-оптическим) или эфиром при
использовании радиосвязи. Это позволяет выявить физические пределы и ограничения на
функционирование систем с заданной топологией.
2.5.1. Функциональные задачи и модули сетей SDH
Сеть SDH, как и любая сеть, строится из отдельных функциональных модулей ограниченного
набора: мультиплексоров, коммутаторов, концентраторов, регенераторов и терминального
оборудования. Этот набор определяется основными функциональными задачами, решаемыми сетью:
• сбор входных потоков через каналы доступа в агрегатный блок, пригодный для транспортировки в сети SDH - задача мультиплексирования, решаемая терминальными мультиплексорами - ТМ сети доступа;
• транспортировка агрегатных блоков по сети с возможностью ввода/вывода входных/выходных потоков - задача транспортирования, решаемая мультиплексорами ввода/вывода - ADM, логически управляющими информационным потоком в сети, а
физически - потоком в физической среде, формирующей в этой сети транспортный канал;
• перегрузка виртуальных контейнеров в соответствии со схемой маршрутизации из одного
сегмента сети в другой, осуществляемая в выделенных узлах сети, - задача коммутации,
или кросс-коммутации, решаемая с помощью цифровых коммутаторов или кросскоммутаторов - DXC;
• объединение нескольких однотипных потоков в распределительный узел - концентратор
(или хаб) - задача концентрации, решаемая концентраторами;
• восстановление (регенерация) формы и амплитуды сигнала, передаваемого на большие
расстояния, для компенсации его затухания - задача регенерации, решаемая с помощью
регенераторов - устройств, аналогичных повторителям в LAN;
• сопряжение сети пользователя с сетью SDH - задача сопряжения, решаемая с помощью
оконечного оборудования - различных согласующих устройств, например, конвертеров интерфейсов, конвертеров скоростей, конвертеров импедансов и т. д.
2.5.2
Мультиплексоры
Основным функциональным модулем сетей SDH является мультиплексор. Мы будем использовать
этот термин как для собственно мультиплексоров, служащих для сборки (мультиплексирования)
высокоскоростного потока из низкоскоростных, так и для демультиплексоров, служащих для
разборки (демультиплексирования) высокоскоростного потока с целью выделения низкоскоростных
потоков.
Мультиплексоры SDH в отличие от обычных мультиплексоров, используемых, например, в
сетях PDH, выполняют как функции собственно мультиплексора, так и функции устройств
терминального доступа, позволяя подключать низкоскоростные каналы PDH иерархии
непосредственно к своим входным портам. Они являются более универсальными и гибкими
устройствами, позволяющими решать практически все перечисленные выше задачи, т.е. кроме задачи
мультиплексирования выполнять еще и задачи коммутации, концентрации и регенерации. Это
оказывается возможным в силу модульной конструкции SDH мультиплексора - SMUX, при которой
выполняемые функции определяются лишь возможностями системы управления и составом
модулей, включенных в спецификацию мультиплексора. Принято, однако, выделять два основных
типа SDH мультиплексора: терминальный мультиплексор и мультиплексор ввода/вывода.
Терминальный мультиплексор ТМ является мультиплексором и оконечным устройством
SDH сети с каналами доступа, соответствующими трибам PDH и SDH иерархий (рис. 2.9).
Терминальный мультиплексор может или вводить каналы, т.е. коммутировать их со входа трибного
интерфейса на линейный выход, или выводить каналы, т.е. коммутировать их с линейного входа на
выход трибного интерфейса. Он может также осуществлять локальную коммутацию входа одного
трибного интерфейса на выход другого трибного интерфейса. Как правило эта коммутация
ограничена трибами 1,5 и 2 Мбит/с.
Рис. 2.9. Синхронный мультиплексор (SMUX): терминальный мультиплексор (ТМ) или
мультиплексор ввода/вывода (ADM)
Для мультиплексора максимального на данный момент действующего уровня SDH
иерархии (STM-64), имеющего скорость выходного потока 10 Гбит/с, максимально полный набор
каналов доступа может включать PDH трибы 1.5, 2, 6, 34, 45, 140 Мбит/с и SDH трибы 155, 622 и
2500 Мбит/с, соответствующие STM-1,4,16. Если PDH трибы являются "электрическими", т.е.
использующими электрический сигнал для передачи данных, то SDH трибы могут быть как
электрическими (STM-1), так и оптическими (STM-1,4,16). Для мультиплексоров SDH уровня
STM-16 из этого набора исключается триб 2500 Мбит/с, для уровня STM-4 из него исключается
триб 622 Мбит/с, и, наконец, для первого уровня - триб 155 Мбит/с. Ясно, что конкретный
мультиплексор может и не иметь полного набора трибов для использования в качестве каналов
доступа. Это определяется не только пожеланиями заказчика, но и возможностями фирмыизготовителя.
Другой важной особенностью SDH мультиплексора является наличие двух оптических
линейных выходов (каналов приема/передачи), называемых агрегатными выходами и
используемых для создания режима стопроцентного резервирования, или защиты по схеме 1+1 с
целью повышения надежности. Эти выходы (в зависимости от топологии сети) могут называться
основными и резервными (линейная топология, см. ниже рис. 2.15) или восточными и
западными (кольцевая топология). Нужно заметить, что термины "восточный" и "западный",
применительно к сетям SDH, используются достаточно широко для указания на два прямо
противоположных пути распространения сигнала в кольцевой топологии: один - по кольцу влево
- "западный", другой - по кольцу вправо - "восточный". Они не обязательно являются синонимами
терминов "основной" и "резервный". Если резервирование не используется (так называемый
незащищенный режим), достаточно только одного выхода (одного канала приема/передачи).
Резервирование 1+1 в сетях SDH является их внутренней особенностью и не имеет ничего
общего с так называемым внешним резервированием, когда используется альтернативный
(резервный) путь от одного узла сети к другому, как это делается в так называемой ячеистой
сети SDH, работающей в незащищенном режиме.
Мультиплексор ввода/вывода ADM может иметь на входе тот же набор трибов, что и
терминальный мультиплексор (рис. 2.9). Он позволяет вводить/выводить соответствующие им
каналы. Дополнительно к возможностям коммутации, обеспечиваемым ТМ, ADM позволяет
осуществлять сквозную коммутацию выходных потоков в обоих направлениях (например, на
уровне контейнеров VC-4 в потоках, поступающих с линейных или агрегатных выходов, т.е.
оптических каналов приема/передачи), а также осуществлять замыкание канала приема на канал
передачи на обоих сторонах ("восточной" и "западной") в случае выхода из строя одного из
направлений. Наконец, он позволяет (в случае аварийного выхода из строя мультиплексора)
пропускать основной оптический поток мимо него в обходном режиме. Все это дает возможность
использовать ADM в топологиях типа кольца.
2.5.3. Концентраторы
Концентратор (иногда называемый по-старому - хаб, так как используется в топологических
схемах типа "звезда"), представляет собой мультиплексор, объединяющий несколько, как правило
однотипных (со стороны входных портов) потоков, поступающих от удаленных узлов сети в один
распределительный узел сети SDH, не обязательно также удаленный, но связанный с основной
транспортной сетью (рис. 2.10).
Этот узел может также иметь не два, а три, четыре или больше линейных портов типа
STM-N или STM-N-1 (рис. 2.10а,б,в) и позволяет организовать ответвление от основного потока
или кольца (рис. 2.10а), или, наоборот, подключение двух внешних ветвей к основному потоку
или кольцу (рис. 2.106) или, наконец, подключение нескольких узлов ячеистой сети к кольцу SDH
(рис. 2.10в). В общем случае он позволяет уменьшить общее число каналов, подключенных
непосредственно к основной транспортной сети SDH. Мультиплексор распределительного узла в
порте ответвления позволяет локально коммутировать подключенные к нему каналы, давая
возможность удаленным узлам обмениваться через него между собой, не загружая трафик
основной транспортной сети.
Рис. 2.10. Синхронный мультиплексор (SMUX) в режиме концентратора
2.5.4. Регенераторы
Регенератор представляет собой вырожденный случай мультиплексора, имеющего один
входной канал - как правило, оптический триб STM-N и один или два (при использовании схемы
защиты 1 + 1) агрегатных выхода (рис. 2.11).
Он используется для увеличения допустимого расстояния между узлами сети SDH путем
регенерации сигналов полезной нагрузки. Обычно это расстояние (учитывая практику использования
одномодовых волоконно-оптических кабелей) составляет 15-40 км для длины волны порядка 1300
нм или 40-80 км - для 1500 нм, хотя при использовании оптических усилителей оно может
достигать 100-150 км.
Рис. 2.11. Мультиплексор в режиме регенератора
Более точно это расстояние определяется отношением допустимых для секции регенератора
суммарных потерь к затуханию на 1 км длины кабеля.
Лекция 5.
2.5.5. Коммутаторы
Подавляющее большинство современных мультиплексоров ввода/вывода строятся по модульному
принципу. Среди этих модулей центральное место занимает кросс-коммутатор или просто коммутатор - DXC. В синхронной сети он позволяет установить связи между различными каналами, ассоциированными с определенными пользователями сети, путем организации полупостоянной
(временной) перекрестной связи, или кросс-коммутации, между ними. Возможность такой связи
позволяет осуществить маршрутизацию в сети SDH на уровне виртуальных контейнеров VC-n,
управляемую сетевым менеджером (управляющей системой) в соответствии с заданной
конфигурацией сети.
Физически возможности внутренней коммутации каналов заложены в самом
мультиплексоре SDH, что позволяет говорить о мультиплексоре как о внутреннем или локальном
коммутаторе. На рис. 2.12, например, менеджер полезной нагрузки может динамически изменять
логическое соответствие между трибным блоком TU и каналом доступа (трибным интерфейсом), что
равносильно внутренней коммутации каналов. Кроме этого, мультиплексор, как правило, имеет
возможность коммутировать собственные каналы доступа, (рис. 2.13), что равносильно локальной
коммутации каналов (как отмечалось у ТМ и ADM выше). На мультиплексоры, например, можно
возложить задачи локальной коммутации на уровне однотипных каналов доступа, т.е. задачи,
решаемые концентраторами (рис. 2.13).
Все это говорит о возможности распределенного управления процессом коммутации в
узлах сети SDH. Однако эти возможности в большинстве своем ограничены как по числу
коммутируемых каналов, так и по типу виртуальных контейнеров VC, доступных для коммутации.
Поэтому в общем случае приходится использовать специально разработанные синхронные
коммутаторы - SDXC, осуществляющие не только локальную, но и общую или проходную
(сквозную) коммутацию высокоскоростных потоков (34 Мбит/с и выше) и синхронных
транспортных модулей STM-N (рис. 2.14). Важной особенностью таких коммутаторов является
отсутствие блокировки других каналов при коммутации, когда коммутация одних групп TU не
накладывает ограничений на процесс обработки других групп TU. Такая коммутация называется
неблокирующей.
Рис. 2.12. Мультиплексор ввода/вывода в режиме внутреннего коммутатора
Рис. 2.13. Мультиплексор ввода/вывода в режиме локального коммутатора
Рис. 2.14. Общий или проходной коммутатор высокоскоростных каналов
Существуют несколько типов коммутаторов SDXC в зависимости от того, какие виртуальные
контейнеры они могут коммутировать. Их обозначение в общем случае имеет вид SDXC п/т, где п
означает номер виртуального контейнера, который коммутатор может принять на вход, a m - номер
максимально возможного уровня виртуального контейнера, который он способен коммутировать.
Иногда вместо номера виртуального контейнера т указывают набор коммутируемых виртуальных
контейнеров, например, m/p/q. Так например, для уровня STM-1 могут быть указаны следующие
типы коммутаторов:
- SDXC 4/4
- коммутатор, позволяющий принимать и обрабатывать VC-4, или потоки 140 и
155 Мбит/с;
- SDXC 4/3/2/1 - коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и
обрабатывать VC-3, VC-2 и VC-1, или потоки 34 или 45, 6 и 1,5 или 2 Мбит/с;
- SDXC 4/3/1
- коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и
обрабатывать VC-3 и VC-1, или потоки 34 или 45 и 1,5 или 2 Мбит/с;
- SDXC 4/1
- коммутатор, позволяющий принимать VC-4, или потоки 140 и 155 Мбит/с, и
обрабатывать VC-1, или потоки 1,5 или 2 Мбит/с.
Коммутатор выполняет ряд специфических функций в зависимости от режима работы и
состава оборудования, с которым он работает.
2.5.6. Функции, выполняемые коммутатором
Можно выделить шесть различных функций, выполняемых коммутатором. Они иллюстрируются
рис. 2.15:
• маршрутизация (routing) виртуальных контейнеров VC, проводимая на основе
использования информации в маршрутном заголовке РОН соответствующего контейнера;
• консолидация или объединение (consolidation/hubbing) виртуальных контейнеров VC,
проводимая в режиме работы концентратора/хаба;
• трансляция (translation) потока от точки к нескольким точкам, или к мультиточке, (pointto-multipoint), осуществляемая при использовании режима связи
"точка-мультиточка";
• сортировка или перегруппировка (grooming) виртуальных контейнеров VC,
осуществляемая с целью создания нескольких упорядоченных, например, по типу
контейнеров, потоков VC из общего потока VC, поступающего на коммутатор;
• доступ к виртуальному контейнеру VC (test access), осуществляемый при тестировании
оборудования;
• ввод/вывод (drop/insert) виртуальных контейнеров, осуществляемый при работе мультиплексора ввода/вывода.
Рис. 2.15. Схемы реализации функций, выполняемых коммутатором Штриховкой указаны
блоки, участвующие в данной схеме реализации конкретной функции.
2.5.7. Методы кросс-коммутации и взаимодействие сетей SDH
Как было указано выше кросс-коммутатор может осуществлять три типа коммутации:
внутреннюю, локальную и проходную. Рассмотрим кратко, как это осуществляется.
Коммутатор может рассматриваться как некоторая внутренняя многопортовая сеть,
связывающая три типа портов: линейные порты ввода/вывода (in), линейные порты вывода/ввода
(out) и трибные порты ввода/вывода (trib). Ядром такого коммутатора является неблокируемая,
полнодоступная (в общем случае с трех сторон - in, out, trib) матрица размера n x n (рис. 2.16).
Матрица управляется микроконтроллером и обеспечивает в общем случае коммутацию сигналов
следующих уровней: TU-1 (1,5 или 2 Мбит/с), TU-2 (6 Мбит/с), TU-3 (34 или 45 Мбит/с) и AU-4
(140 Мбит/с). При этом возможна организация как однонаправленных, так и двунаправленных
соединений типа: in-out, out-in, in-trib, trib-in, trib-out, out-trib, trib-trib.
Рис. 2.16. Схема матричного кросс-коммутатора
Первые два типа (in-out, out-in) относятся к классу проходных соединений, следующие
четыре (in-trib, trib-in, trib-out, out-trib) - к классу внутренних и последнее (trib-trib) - к классу
локальных. Как правило, допускаются соединения типа "точка-точка" - отображение одного
входа/выхода на один выход/вход; "точка-мультиточка" - отображение одного входа на несколько
выходов (называемое иногда мультикастинг), например, входа 2 на трибные выходы n-2, n-1,
n; "точка - все точки" (отображение, называемое иногда бродкастинг или вещание).
Емкость кросс-коммутаторов может быть достаточно большой до 4096 х 4096 (или 4032 х
4032) соединений. Например, коммутатор компании Siemens, входящий в состав мультиплексоров
SM-1/4, имеет емкость 1008x1008 неблокируемых соединений.
Мультиплексоры, имеющие такие мощные коммутаторы, дают возможность осуществлять два
типа взаимодействия в сети SDH. Во-первых, осуществить связь двух колец SDH с перегрузкой
трафика с одного кольца на другое. Причем, два кольца могут быть связаны как с помощью одного,
так и двух мультиплексоров. Во-вторых, мультиплексор, рассматриваемый как автономный узел сети,
может осуществлять функции концентратора с перегрузкой потоков на три (трехлучевая звезда) или на
четыре (четырехлучевая звезда) направления. Это позволяет использовать их в сетях с ячеистой
структурой, характерной для телефонных сетей общего пользования, где кольцевые схемы иногда
менее эффективны ввиду большого различия потоков в сегментах замкнутого маршрута, называемого
"технологическим кольцом", чтобы отличать его от топологического кольца SDH, где число потоков во
всех сегментах одинаково. Для осуществления таких типов соединений можно использовать блоки
коммутаторов, вставляемые в стойку центрального узла (в топологии "звезда"). Для мультиплексоров
уровня STM-4 это могут быть, например, 2 дополнительных коммутатора уровня STM-1, способных
коммутировать порядка 126-252 первичных цифровых каналов по 2 Мбит/с каждый, как показано на
рис. 2.10б.
Другим важным примером применения кросс-коммутаторов является организация связи
не только различных сегментов сети SDH, но и связи в единую сеть сегментов сетей, различных по
технологии, например сетей PDH, SONET и SDH. Характерным примеров таких коммутаторов
(класса SDXC 4/3/1), выпускаемых, как правило, в виде отдельных устройств, являются T::DAX
компании ECI и 1641SX компании Alcatel.
Коммутатор T::DAX поддерживает европейские стандарты PDH и SDH и американские
стандарты Async и SONET и позволяет осуществлять форматные преобразования PDH, SDH и
SONET фреймов, обрабатывая следующий набор трибов PDH, SDH и SONET: 1,5 или 2 Мбит/с, 34
или 45 Мбит/с; STM-1; STS-1,3; ОС-3. Его эквивалентная коммутирующая емкость: основная 1792x2 Мбит/с, расширенная - 3584x2 Мбит/с.
Коммутатор 1641SX также поддерживает стандарты трех основных технологий PDH, SDH
и SONET и позволяет локально или дистанционно обрабатывать потоки с суммарным
эквивалентом STM-1 портов: 48, 112 или 192 с квадратной матрицей коммутации или с
эквивалентом STM-1 портов: 224 или 560 со специальной матрицей. В конфигурации с
эквивалентом 48 STM-1 портов он позволяет, например, коммутировать: 448 каналов 2 Мбит/с, 24
канала 34 Мбит/с и по 16 каналов 140 Мбит/с и STM-1. Коммутатор может широко
использоваться в различных топологиях типа "звезда" (рис. 2.17). Либо как шлюз между сетями
PDH и SDH (рис. 2.17а) или между сетями SDH и SONET (рис. 2.176), либо вместо
мультиплексоров более высокого уровня (рис. 2.17в), либо как многопортовый концентратор для
связи с узловыми мультиплексорами ячеистой сети (рис. 2.17г).
Рис. 2.17. Схемы использования коммутатора Alcatel 1641SX
Используя описанные выше функциональные элементы SDH, можно построить различные
сети SDH, отличающиеся топологией, выбираемой в соответствии с целями и задачами, которые
требуется решить.
Лекция 6.
3. Топология и архитектура сетей SDH
3.1 Топология сетей SDH
Рассмотрим топологию сетей SDH и особенности ее выбора. Для того, чтобы спроектировать сеть в
целом нужно пройти несколько этапов, на каждом из которых решается та или иная функциональная
задача, постеленная в ТЗ на стадии проектирования. Это могут быть задачи выбора топологии сети,
выбора оборудования узлов сети в соответствии с указанной топологией, формирование сетей управления и синхронизации. Первой из них является задача выбора топологии сети. Эта задача может
быть решена достаточно легко, если знать возможный набор базовых стандартных топологий, из
которых может быть составлена топология сети в целом. Ниже рассмотрены такие базовые
топологии и их особенности.
3.1.1 Топология "точка-точка"
Сегмент сети, связывающий два узла А и В, или топология "точка-точка", является наиболее простым
примером базовой топологии SDH сети (рис. 3.1). Она может быть реализована с помощью терминальных мультиплексоров ТМ, как по схеме без резервирования канала приема/передачи, так и по
схеме со стопроцентным резервированием типа 1+1, использующей основной и резервный
электрические или оптические агрегатные выходы (каналы приема/передачи). При выходе из строя
основного канала сеть в считанные десятки миллисекунд автоматически переходит на резервный.
Рис. 3.1 Топология "точка - точка", реализованная с использованием ТМ
Несмотря на свою простоту, именно эта базовая топология наиболее широко используется
при передаче больших потоков данных по высокоскоростным магистральным каналам, например, по
трансокеанским подводным кабелям, обслуживающим цифровой телефонный трафик. Эту же
топологию используют для отладки сети при переходе к новой более высокой скорости в иерархии
SDH, например, с 622 Мбит/с (STM-4) на 2,5 Гбит/с (STM-16) или с 2,5 (STM-16) на 10 Гбит/с
(STM-64). Она же используется как составная часть радиально-кольцевой топологии (используется
в качестве радиусов) и является основой для топологии "последовательная линейная цепь". С
другой стороны, топологию "точка-точка" с резервированием можно рассматривать как
вырожденный вариант топологии "кольцо" (см. ниже).
3.1.2. Топология "последовательная линейная цепь"
Эта базовая топология используется тогда, когда интенсивность трафика в сети не так велика
и существует необходимость ответвлений в ряде точек на линии, где могут вводится и выводиться
каналы доступа. Она реализуется с использованием как терминальных мультиплексоров на обоих
концах цепи, так и мультиплексоров ввода/вывода в точках ответвлений. Эта топология напоминает
последовательную линейную цепь, где каждый мультиплексор ввода/вывода является отдельным ее
звеном. Она может быть представлена либо в виде простой последовательной линейной цепи без
резервирования, как на рис. 3.2, либо более сложной цепью с резервированием типа 1 + 1, как на
рис. 3.3. Последний вариант топологии часто называют уплощенным кольцом.
Рис. 3.2. Топология "последовательная линейная цепь", реализованная на ТМ и TDM
Рис. 3.3. Топология "последовательная линейная цепь" типа "уплощенное кольцо" с защитой 1+1
Лекция 7.
3.1.3. Топология "звезда", реализующая функцию концентратора
В этой топологии один из удаленных узлов сети, связанный с центром коммутации (например, цифровой АТС) или узлом сети SDH на центральном кольце, играет роль концентратора, или хаба, где
часть трафика может быть выведена на терминалы пользователей, тогда как оставшаяся его часть
может быть распределена по другим удаленным узлам (рис. 3.4). Ясно, что этот концентратор должен быть активным и интеллектуальным (в терминологии локальных сетей), т.е. быть
мультиплексором ввода/вывода с развитыми возможностями кросс-коммутации. Иногда такую
схему называют оптическим концентратором (хабом), если на его входы подаются частично заполненные потоки уровня STM-N (или потоки уровня на ступень ниже), а его выход соответствует
STM-N. Фактически эта топология напоминает топологию "звезда", где в качестве центрального
узла используется мультиплексор SDH.
Рис. 3.4. Топология "звезда" с мультиплексором в качестве концентратора
3.1.4. Топология "кольцо"
Эта топология, широко используется для построения SDH сетей первых двух уровней SDH
иерархии (155 и 622 Мбит/с). Основное преимущество этой топологии - легкость организации
защиты типа 1+1, благодаря наличию в синхронных мультиплексорах SMUX двух пар (основной и
резервной) оптических агрегатных выходов (каналов приема/передачи): восток - запад, дающих
возможность формирования двойного кольца со встречными потоками.
Рис. 3.5. Топология "кольцо" с защитой 1+1 на уровне трибных блоков TU-n
Кольцевая топология обладает рядом интересных свойств, позволяющих сети
самовосстанавливаться, т.е. быть защищенной от некоторых достаточно характерных типов отказов.
Поэтому есть смысл остановиться на них подробно в следующем разделе.
Лекция 8.
3.2 Архитектура сетей SDH
Архитектурные решения при проектировании сети SDH могут быть сформированы на базе
использования рассмотренных выше элементарных топологий сети в качестве ее отдельных
сегментов. Учитывая возможность самостоятельного использования отдельных элементарных
топологий, мы рассмотрим здесь только сети, комбинирующие рассмотренные элементарные
топологии. Наиболее часто используется сочетание кольцевой и радиальной (типа "точка-точка")
топологий или топологии последовательной линейной цепи.
3.2.1. Радиально-кольцевая архитектура
Пример радиально-кольцевой архитектуры SDH сети приведен на рис. 3.6. Эта сеть
фактически построена на базе использования двух базовых топологий: "кольцо" и
"последовательная линейная цепь". Вместо последней может быть использована более простая
топология "точка-точка". Число радиальных ветвей ограничивается из соображений допустимой
нагрузки (общего числа каналов доступа) на кольцо.
Рис. 3.6 Радильно-кольцевая сеть SDH
3.2.2 Архитектура типа "кольцо-кольцо"
Другое часто используемое в архитектуре сетей SDH решение - соединение типа "кольцокольцо". Кольца в этом соединении могут быть либо одинакового, либо разного уровней иерархии
SDH. На рис. 3.7 показана схема соединения двух колец одного уровня - STM-4 с помощью
интерфейсных карт STM-1, а на рис. 3.8 - каскадная схема соединения трех колец различного (по
нарастающей) уровня - STM-1, STM-4, STM-16. При таком соединении можно использовать
необходимые оптические трибы предыдущего иерархического уровня при переходе от кольца
Рис. 3.7 Схема связи двух колец одного уровня (STM-4) с помощью интерфейсных карт
одного уровня к другому (например, триб STM-1 при переходе на кольцо STM-4 и триб STM-4 при
переходе на кольцо STM-16).
Рис. 3.8 Каскадное соединение колец разного уровня (STM-1 — STM-4 — STM-16)
с помощью оптических трибов
3.2.3. Линейная архитектура для сети большой протяженности
Для линейных сетей большой протяженности расстояние между терминальными
мультиплексорами ТМ больше или много больше того расстояния, которое может быть
рекомендовано с точки зрения максимально допустимого затухания волоконно-оптического кабеля.
В этом случае на маршруте (в линейном тракте) между ТМ (рис. 3.9) должны быть установлены
кроме общего проходного коммутатора еще и регенераторы для восстановления (регенерации)
затухающего оптического сигнала. Эту линейную архитектуру можно представить в виде
последовательного соединения ряда секций, специфицированных в рекомендациях ITU-T Rec. G.957
и Rec. G.958.
Рис. 3.9 Сеть SDH большой протяженности со связью типа "точка-точка" и ее сегментация
Принято различать три типа стандартизованных участков - секций: оптическая
секция (участок от точки электронно-оптического до точки опто- электронного преобразований
сигнала), которая по сути являются участком волоконно-оптического кабеля между элементами
сети SDH (на рис. 3.9 не показано), регенераторная секция и мультиплексная секция (рис. 3.9).
Оптические секции нормируются, по длине, при этом выделяют три категории:
I - внутристанционная секция, длиной до 2-х км, S - короткая межстанционная секция,
порядка 15 км, и L - длинная межстанционная секция, порядка 40 км (при длине волны 1310
нм) и 80 км (при длине волны 1550 нм). Указанные длины секций используются только для
классификации и не могут рассматриваться как рекомендуемые значения используемых
технических параметров. Общая длина маршрута может составлять при этом сотни или же
тысячи километров. Маршрут рассматривается как участок тракта между терминальными
мультиплексорами, допускающий автоматическое поддержание функционирования сети с
номинальной производительностью.
Мультиплексная секция рассматривается как участок тракта между транспортными
узлами (мультиплексорами и коммутаторами), допускающий аналогичное автоматическое
поддержание функционирования.
Регенераторная секция рассматривается как участок тракта между двумя
регенераторами или между регенератором и другим элементом сети SDH. Для аналогичных
определений используются опорные точки А (вход/выход волокна) и С (вход/выход
начала/окончания регенераторной секции RST) в схеме представления регенераторной секции,
определенные в стандарте ITU-T Rec. G.783.
Описанный выше секционный заголовок SOH фрейма STM-N, содержащий управляющую
информацию, делится, как указывалось, на две части: RSOH - заголовок регенераторной секции
- 27 байтов (строки 1-3, столбцы 1-9) и MSOH - заголовок мультиплексной секции - 47 байтов
(строки 5-9, столбцы 1-9). Регенераторная секция обрабатывает RSOH, который содержит
синхросигнал, а также управляющую и контрольную информацию, позволяющую локализовать
поврежденную секцию. Этот заголовок, будучи сформированным и введенным в фрейм на входе
RST, считывается каждым регенератором и выводится из фрейма на выходе RST.
Классификация секций приведена в таб. 3.1. Она дает стандартное обозначение секций в
зависимости от уровня STM (1, 4, 16) и приведена для указанных трех типов применения: внутри
станции (код использования I), между станциями - короткая секция (код использования S),
между станциями - длинная секция (код использования L). В общем случае кодировка типов
использования линейных регенераторных секций как оборудования SDH включает три элемента и
имеет формат:
<код использования> - <уровень STM> . <индекс источника>
Здесь код использования и уровни STM приведены выше, а индекс источника имеет
следующие значения и смысл:
- 1 или без индекса - указывает на источник с длиной волны 1310 нм;
- 2 - указывает на источник с длиной волны 1550 нм для волокна, соответствующего
рекомендациям G.652 (секции S) и G.652, G.654 (секции L);
- 3 - указывает на источник с длиной волны 1550 нм для волокна, соответствующего
рекомендации G.653.
Например, обозначение L-4.3 расшифровывается как длинная межстанционная
регенераторная секция линейного оборудования STM-4, использующая источник света с длиной
волны 1550 нм.
Таблица 3.1 Классификация стандартных оптических интерфейсов
3.2.4. Архитектура разветвленной сети общего вида
В процессе развития сети SDH разработчики могут использовать ряд решений, характерных для
глобальных сетей, таких как формирование своего "остова" (backbone) или магистральной сети в
виде ячеистой (mash) структуры, позволяющей организовать альтернативные (резервные) маршруты,
используемые в случае возникновения проблем при маршрутизации виртуальных контейнеров по
основному пути. Это, наряду с присущим сетям SDH внутренним резервированием, позволяет
повысить надежность всей сети в целом. Причем при таком резервировании на альтернативных
маршрутах могут быть использованы альтернативные среды распространения сигнала. Например,
если на основном маршруте используется волоконно-оптический кабель (ВОК), то на резервном радиорелейная линия (РРЛ), или наоборот.
На рис. 3.10 представлена архитектура такой разветвленной (глобальной) сети, остов (или
опорная/магистральная сеть) которой сформирован для простоты в виде одной сетевой ячейки, узлами которой являются коммутаторы типа SDXC, связанные по типу "каждый с каждым". К этому
остову присоединены периферийные сети SDH различной топологии, которые могут быть
"образами" либо корпоративных сетей (с выходом на LAN), либо общегородских сетей SDH или
MAN (ОГС), либо сегментов других глобальных сетей WAN (ГСС). Эта структура может
рассматриваться как некий образ глобальной сети SDH.
Рис. 3.10 Разветвленная сеть SDH с каскадно-кольцевой и ячеистой структурой
Еще один пример сети SDH общего вида приведен на рис. 3.11. Эта сеть рассматривается
как пример законченного решения сети, связывающей сегменты, использующие как топологии
SDH, так и PDH.
Рис. 3.11 Сеть общего вида с сегментами PDH и SDH
Схема сети (рис. 3.11) состоит из трех колец SDH, связанных между собой тремя
сегментами. Два верхних кольца STM-4 связаны последовательной линейной SDH цепью уровня
STM-16. Левые верхнее (STM-4) и нижнее (STM-1) кольца связаны линией Е4 PDH (140 Мбит/с),
терминальные мультиплексоры PDH которой PSM-1 на уровне триба Е4 непосредственно
связаны с SDH мультиплексорами SDM-1. Замыкающее звено между правым верхним и нижним
кольцами SDH использует кросс-коммутатор T::DAX, связанный на уровне PDH трибов с двумя
мультиплексорами SDM-1 нижнего кольца STM-1 с одной стороны и мультиплексором SDM-1 с
другой. Последний выполняет несколько функций:
- терминального мультиплексора последовательной линейной цепи SDM-1;
- мультиплексора ввода/вывода для сети доступа, организуемой через РСМ-2, и потоков
от кросс-коммутатора T::DAX;
- концентратора-коммутатора потоков между T::DAX, верхним кольцом STM-4, линейной
цепью SDM-1 и PDH мультиплексором РСМ-2 в сети доступа.
Наконец, сети SDH общего вида можно рассматривать как транспортную сеть для ATM
трафика, учитывая, что виртуальные контейнеры VC-n могут нести в упакованном виде поток ATM
ячеек в качестве полезной нагрузки. Можно отметить, что в настоящее время стандартизованы
процедуры такой упаковки (инкапсуляции) ATM ячеек в виртуальные контейнеры VC-4 и VC-4-Xc,
используемые в схемах мультиплексирования SDH (более подробно см. рекомендации ITU-T
G.709).
Для сопряжения SDH и ATM сетей (рассматриваемых как сети доступа) уже сейчас
существуют коммутаторы доступа ATM, осуществляющие упаковку ячеек ATM в виртуальные
контейнеры SDH. Одним из них является, например, коммутатор АТоМ компании ECI. Схема
общей сети SDH и ATM сети доступа приведена на рис. 3.12.
Рис. 3.12. Сеть SDH - ATM, использующая технологию ATM в сетях доступа
Лекция 9.
4. Функциональные методы защиты синхронных потоков.
Одним из основных преимуществ технологии SDH является возможность такой организации
сети, при которой достигается не только высокая надежность ее функционирования, обусловленная
использованием ВОК, но и возможность сохранения или восстановления (за очень короткое время в
десятки миллисекунд) работоспособности сети даже в случае отказа одного из ее элементов или
среды передачи - кабеля. Такие сети и системы логично назвать существующим в нашей литературе
по системному анализу термином самовосстанавливающиеся. Заметим, что применительно к сетям
SDH иногда используется термин "самозалечивающиеся".
В принципе существуют различные методы обеспечения быстрого восстановления
работоспособности синхронных сетей, которые могут быть сведены к следующим схемам:
1 - резервирование участков сети по схемам 1+1 и 1:1 (см. объяснение ниже) по
разнесенным трассам;
2 - организация самовосстанавливающихся кольцевых сетей, резервированных по схемам 1+1
и 1:1;
3 - резервирование терминального оборудования по схемам 1:1 и N:1;
4 - восстановление работоспособности сети путем обхода неработоспособного узла;
5 - использование систем оперативного переключения.
Указанные методы могут использоваться как отдельно, так и в комбинации.
В первом случае участки между двумя узлами сети соединяются по двум разнесенным
трассам (стопроцентное резервирование), сигналы по которым распространяются одновременно. В
узле приема они могут обрабатываться по двум схемам:
- резервирование по схеме 1+1 - сигналы анализируются и выбирается тот, который имеет
наилучшее соотношение параметров;
- резервирование по схеме 1:1 - альтернативным маршрутам назначаются приоритеты низкий и высокий, ветвь с низким приоритетом находится в режиме горячего резерва,
переключение на нее происходит по аварийному сигналу от системы управления.
Это общие методы восстановления работоспособности, применимые для любых сетей.
Во втором случае, наиболее распространенном в сетях SDH, используется топология типа
"кольцо", которое может быть организовано с помощью двух волокон (топология "сдвоенное
кольцо") или четырех волокон (два сдвоенных кольца). Несмотря на более высокую стоимость
четырехволоконного варианта он стал использоваться в последнее время, так как обеспечивает
более высокую надежность. Например, такую схему защиты позволяет реализовать мультиплексор
1664 SM/C компании Alcatel и мультиплексоры других фирм.
Защита маршрута в сдвоенном кольце, которая соответствует типу 1+1, может быть
организована двумя путями.
Первый путь - защита используется обычно на уровне трибных блоков TU-n, передаваемых
одновременно в одном направлении (например, по часовой стрелке) но по разным кольцам. Если в
момент приема мультиплексором блока, посланного другими мультиплексорами, происходит сбой
в одном из колец, система управления, осуществляющая постоянный мониторинг колец,
автоматически выбирает такой же блок из другого кольца. Эта защита носит распределеный по
кольцу характер, а сам метод носит название метода организации однонаправленного сдвоенного
кольца.
Второй путь - защита маршрута может быть организована так, что сигнал передается в двух
противоположных направлениях (восточном и западном), причем одно направление используется
как основное, второе - как резервное. Такой метод в случае сбоя использует переключение с
основного кольца на резервное и называется методом организации двунаправленного
сдвоенного кольца. В этом случае блоки TU-n исходно имеют доступ только к основному кольцу. В
случае сбоя происходит замыкание основного и резервного колец на границах дефектного участка
(рис.4.1а), образующее новое кольцо. Это замыкание происходит обычно за счет включения петли
обратной связи, замыкающей приемник и передатчик агрегатного блока на соответствующей
стороне мультиплексора (восточной или западной). Современные схемы управления
мультиплексорами обычно поддерживают оба эти метода защиты. Треугольники на рис.4.1
обозначают мультиплексоры.
Рис. 4.1 Методы защиты двойного кольца:
а)
путем исключения поврежденного участка;
б)
путем организации обходного пути
В третьем случае восстановление работоспособности осуществляется за счет
резервирования на уровне трибных интерфейсов. Схема резервирования в общем случае N:1, что
допускает различную степень резервирования: от 1:1 (100%) до меньшей степени, например, 4:1
(25%), когда на 4 основных трибных интерфейсных карты используется одна резервная, которая
автоматически выбирается системой кросс-коммутации при отказе одной из основных. Этот
метод широко (если не повсеместно) распространен в аппаратуре SDH для резервирования
трибных карт 2 Мбит/с (4:1 или 3:1 для STM-1 или 16:1, 12:1, 8:1 для STM-4), а также
резервирования наиболее важных сменных блоков, например, блоков кросс-коммутации и систем
управления и резервного питания, время переключения которых на запасные не превышает
обычно 10 мсек.
В четвертом случае резервирование как таковое не используется, а работоспособность
системы в целом (на уровне агрегатных блоков) восстанавливается за счет исключения
поврежденного узла из схемы функционирования. Так, системы управления SDH
мультиплексоров обычно дают возможность организовывать обходной путь, позволяющий
пропускать поток агрегатных блоков мимо мультиплексора в случае его отказа (рис.4.16).
В пятом случае, характерном для сетей общего вида или ячеистых сетей, в узлах сети
устанавливаются кросс-коммутаторы систем оперативного переключения, которые
осуществляют, в случае отказа, вызванного либо разрывом соединительного кабеля, либо отказом
узла последовательной линейной цепи, реконфигурацию прилегающих (входящих или
исходящих) участков сети и соответствующую кросс-коммутацию потоков. Процедура такой
реконфигурации может быть централизованной или распределенной. В первом случае она
осуществляется сетевым центром управления, что может быть реализовано достаточно просто,
во втором - совместное решение о реконфигурации должно вырабатываться группой
прилегающих систем оперативного переключения. Могут применяться и комбинированные
методы.
Использование систем оперативного переключения по принципу организации защиты
напоминает схему резервирования 1:1 метода резервирования по разнесенным трассам. Разница,
однако, состоит в том, что в последнем случае физический или виртуальный канал уже
существует, тогда как в первом он формируется в момент оперативного переключения (действие
более характерное для коммутатора/маршрутизатора в сетях пакетной коммутации).
Лекция 10.
5. Синхронизация сетей SDH.
Проблема синхронизации сетей SDH является частью общей проблемы синхронизации цифровых
сетей, использующих ранее плезиохронную иерархию. Общие вопросы синхронизации, описанные
в рекомендации CCITT G.810, актуальны как для плезиохронных, так и для синхронных сетей.
Отсутствие хорошей синхронизации приводит, например, к относительному "проскальзыванию"
цифровых последовательностей или "слипам" (slip) и ведет к увеличению уровня ошибок синхронных
сетей.
Цель синхронизации - получить наилучший возможный хронирующий источник или генератор
тактовых импульсов или таймер для всех узлов сети. Для этого нужно не только иметь высокоточный
хронирующий источник, но и надежную систему передачи сигнала синхронизации на все узлы сети.
Система такого распределения базируется в настоящее время на иерархической схеме, заключающейся в создании ряда точек, где находится первичный эталонный генератор тактовых импульсов PRC (ПЭГ), или первичный таймер, сигналы которого затем распределяются по сети, создавая вторичные источники - вторичный или ведомый эталонный генератор тактовых импульсов
SRC (ВЭГ), или вторичный таймер, реализуемый либо в виде таймера транзитного узла TNC, либо таймера локального (местного) узла LNC. Первичный таймер обычно представляет собой хронирующий атомный источник тактовых импульсов (цезиевые или рубидиевые часы) с точностью
не хуже 10-11. Он обычно калибруется вручную или автоматически по сигналам мирового
скоординированного времени UTC. Эти сигналы затем распространяются по наземным линиям
связи для реализации того или иного метода синхронизации.
5.1. Методы синхронизации
Существуют два основных метода узловой синхронизации: иерархический метод принудительной
синхронизации с парами ведущий-ведомый таймеры и неиерархический метод взаимной
синхронизации. Оба метода могут использоваться отдельно и в комбинации, однако как показывает
практика, широко используется только первый метод.
Внедрение сетей SDH, использующих наряду с привычной топологией "точка-точка", кольцевую
и ячеистую топологии, привнесло дополнительную сложность в решение проблем синхронизации, так
как для двух последних топологий маршруты сигналов могут меняться в процессе функционирования
сетей.
Как уже было сказано, сети SDH имеют несколько дублирующих источников синхронизации:
- сигнал внешнего сетевого таймера, или первичный эталонный таймер PRC, определяемый
в рекомендации ITU-T G.811, сигнал с частотой 2048 кГц;
- сигнал с трибного интерфейса канала доступа, аналог таймера транзитного узла TNC, определяемый в рекомендации ITU-T G.812, сигнал с частотой 2048 кГц, выделяемый из
первичного потока 2048 кбит/с;
- сигнал внутреннего таймера, или таймера локального узла LNC, определяемый в рекомендации ITU-T G.812, сигнал 2048 кГц;
- линейный сигнал STM-N, или линейный таймер, сигнал 2048 кГц, выделяемый из
линейного сигнала 155.520 Мбит/с или 4n x 155.520 Мбит/с.
Учитывая, что трибы 2 Мбит/с отображаются в виртуальные контейнеры и могут плавать в
рамках структуры вложенных контейнеров, использующих указатели, их сигналы должны быть
исключены из схемы синхронизации SDH сети. Точность сигналов внутреннего таймера порядка
1-5x10-6 - мала, учитывая возможность накапливания ошибки в процессе так называемого
"каскадирования сигналов таймеров", когда узел сети восстанавливает сигнал таймера по
принятому сигналу и передает его следующему узлу. В этом смысле наиболее надежными
источниками синхронизации являются сигнал внешнего сетевого таймера и линейный сигнал STMN.
Целостность синхронизации сети PDH базировалась на использовании иерархической принудительной синхронизации (ведомый/ведущий таймеры). В ней прохождение сигналов таймеров
через узлы сети было прозрачным. В сети SDH, восстанавливающей в каждом узле сигнал таймера
из линейного сигнала STM-N, такая прозрачность теряется. В этой ситуации целостность
синхронизации сети SDH лучше поддерживается при использовании распределенных первичных
эталонных источников PRS, что позволяет устранить эффекты "каскадирования сигналов
таймеров". Метод распределенных PRS описан в стандарте Bellcore GR-2830-CORE.
5.2. Режимы работы и качество хронирующего источника
Предусматривается четыре стандартных режима работы хронирующих источников узлов
синхронизации:
а) режим первичного эталонного таймера PRC или генератора ПЭГ (мастер узел);
б) режим принудительной синхронизации - режим ведомого задающего таймера SRC или
генератора ВЗГ (транзитный и/или местный узлы);
в) режим удержания с точностью удержания 5x10-10 для транзитного узла и 1x10-8 для
местного узла и суточным дрейфом 1х10-9 и 2х10-8 соответственно.
г) свободный режим (для транзитного и местного узлов) - точность поддержания
зависит от класса источника и может составлять 1x10-8 для транзитного и 1x10-6
для местного узлов.
Организации ITU-T и ETSI предложили использовать понятие уровень качества
хронирующего источника. Этот уровень может быть передан в виде сообщения о статусе
синхронизации SSM через, заголовок фрейма STM-N для чего используются биты 5-8
байта синхронизации или последовательностью резервных бит в фрейме Е1 2 Мбит/с. В этом
случае при сбое в сети, повлекшем защитное переключение, сетевой элемент имеет возможность
послать сообщение таймеру о необходимости использовать сигнал синхронизации,
восстановленный из альтернативного маршрута.
Современные системы управления сетью могут использовать до шести уровней качества
хронирующего источника (таблицу 5.1).
Таблица 5.1 Возможные уровни качества хронирующего источника
Аттестация типа "уровень качества неизвестен" означает, что сигнал хронирующего источника
получен со старого оборудования SDH, на котором не реализован сервис сообщений о статусе
синхронизации. Сообщение "не используется для целей синхронизации" может прийти от блока,
чей интерфейс STM-N используется в данный момент для целей синхронизации.
5.3. Использование мирового скоординированного времени
Среди хронирующих источников наиболее универсальным и точным является мировое скоординированное время UTC. Для его трансляции используются спутниковые системы LORAN-C и глобальная система позиционирования GPS. Традиционные системы приема UTC требуют значительных
затрат и используются как правило в центрах спутниковой связи. Однако в связи с широким
развитием GPS была разработана альтернатива первичным эталонным источникам PRS - технология
локальных первичных эталонов LPR, основанная на использовании UTC для подстройки частоты.
Многие телефонные компании используют эту технологию в местах развертывания GPS для создания
альтернативы таймерам класса TNC на транзитных узлах. На таких узлах в качестве таймеров TNC
устанавливаются улучшенные рубидиевые часы. В комбинации с технологией LPR использование
синхронизации от UTC позволяет получать локальные первичные эталоны существенно
перекрывающие требования по точности 10-11, устанавливаемые стандартами ITU-T и ETSI для
первичных эталонных таймеров.
Создание системы распределенных первичных эталонных хронирующих источников не только
позволяет увеличить надежность синхронизации сетей SDH, но и устраняет (при использовании сообщений о статусе синхронизации) возможности нарушения синхронизации при осуществлении защитного переключения в кольце SDH или ячеистой сети SDH.
5.4. Пример синхронизации кольцевой сети SDH
Основным требованием при формировании сети синхронизации является наличие основных и
резервных путей распространения сигнала синхронизации. Однако и в том и в другом случае
должны строго выдерживаться топология иерархического дерева и отсутствовать замкнутые петли
синхронизации. Другим требованием является наличие альтернативных хронирующих источников.
Идеальная ситуация, когда альтернативные источники проранжированы в соответствии с их
приоритетом и статусом.
При аккуратном формировании
сетевой синхронизации можно
избежать возникновения замкнутых
петель синхронизации как в
кольцевых, так и в ячеистых сетях.
Использование сообщений о статусе
синхронизации позволяет в свою
очередь повысить надежность
функционирования сетей
синхронизации. На рис. 5.1
приведена схема синхронизации
кольцевой сети SDH, где верхняя
схема соответствует нормальному
функционированию сети, а нижняя сбою, вызванному разрывом кабеля между узлами В и С.
Схема использует ставший
классическим иерархический метод
принудительной синхронизации.
Один из узлов (узел А) назначается
ведущим (или мастер-узлом) и на
него подается сигнал синхронизации
от внешнего PRC. От этого узла
основная синхронизация (источник
первого приоритета) распределяется в
направлении против часовой
стрелки, т.е. к узлам В, С и D.
Синхронизация по резервной ветви
(источник второго приоритета)
распределяется по часовой стрелке,
т.е. к узлам D, С и В. Начальное
распределение хронирующих
источников по узлам сведено
в таблицу 5.2.
Рис. 5.1 Схема синхронизации кольцевой сети SDH
Таблица 5.2 Распределение источников синхронизации кольцевой сети
При разрыве кабеля между узлами В и С узел С, не получая сигнала синхронизации от узла В,
переходит в режим удержания синхронизации и посылает узлу D сообщение о статусе SETS
уровня качества синхронизации. Узел D, получив сообщения об уровне качества синхронизации от
А и С и выбрав лучший (от А), посылает узлу С сообщение "PRC" вместо "Don't use". Узел С,
получив это сообщение от узла D, изменяет источник синхронизации на "PRC" от D.
5.5. Пример синхронизации
ячеистой сети SDH
Рассмотрим схему синхронизации в
ячеистой сети SDH. Один из примеров
формирования цепей синхронизации в
такой сети приведен на рис. 5.2. Сеть
имеет 12 узлов и несложную
транспортную топологию звезды,
включающую несколько линейных
участков, связанных через узлы
концентраторов.
Для облегчения задачи построения
сети синхронизации схема разбивается на
несколько цепей синхронизации, учитывая
при этом особенности топологии исходной
транспортной сети. Полученные цепи: W,
X, Y, Z - показаны в нижней части
рис. 5.2. Цифрами 1 и 2 на этом рисунке
показаны приоритеты в использовании
сигналов синхронизации. Сплошной
линией показаны основные каналы
синхронизации, пунктиром - резервные
каналы синхронизации. Мастер-узлы
заштрихованы.
Для распределения синхронизации используется та же иерархическая схема. Каждая цепь
синхронизации может быть обеспечена одним или двумя узлами, получающими синхронизацию
от внешних источников (PRC). Эти узлы называют
мастер-узлами. Источник PRC, расположенный на основной станции, является внешним PRC, от
которого получают синхронизацию два мастер-узла W и X цепей W и X. Цепи Y и Z имеют общий
мастер-узел C&D, который получает сигнал синхронизации от последнего узла цепи X. Суть предложенного решения состоит в организации альтернативного пути передачи сигнала синхронизации
в каждой цепи. Проблемы могут возникнуть только при низкой надежности
Рис. 5.2 Схема синхронизации ячеистой сети SDH
связи, обеспечивающей синхронизацию
мастер-узлу C&D. В этом смысле для этого
мастер-узла логично использовать локальный первичный эталон LPR.
Лекция 11.
6. Управление сетью SDH.
Функционирование любой сети (и сети PDH и SDH/SONET не являются исключением)
невозможно без ее обслуживания на различных уровнях. Обслуживание сети сводится в общем
случае к автоматическому, полуавтоматическому или ручному управлению системой, ее
тестированию и сбору статистики о прохождении сигнала и возникающих неординарных или
аварийных ситуациях, а также менеджменту (или административному управлению системой). Эти
функции в свою очередь невозможно осуществить без сигнализации различного рода о состояниях
системы, например сигнализации о возникновении аварийного состояния. Сигнализация должна
осуществляться по специальным встроенным или зарезервированным для этого каналам,
связывающим управляющие (оперирующие на сети) системы OS и управляемые системы или
сетевые элементы NE.
Для решения задач управления (на всех уровнях: физическом, логическом, информационном
и административном, из которых два последних относят к особой категории управления менеджменту) необходимо разработать модель сети и описать типы интерфейсов связи,
необходимые для реализации функций управления на различных участках сети.
В отличие от существующих систем PDH, не имеющих стандартного описания модели и
интерфейсов и специальных (стандартизованных) управляющих каналов связи, системы SDH имеют
свои системы управления - SMN, опирающиеся на достаточно проработанную в настоящее время
систему стандартов, описывающих модель, интерфейсы, схему взаимодействия и функции блоков и
каналов управления.
6.1. Четырехуровневая модель управления сетью
Общая схема сети управления телекоммуникациями (TMN) может быть представлена
четырехуровневой моделью управления, где каждый уровень выполняет определенную функцию,
представляя верхнему уровню последовательно обобщаемую нижними уровнями картину
функционирования сети. Это следующие уровни:
• бизнес-менеджмент (верхний уровень управления экономической эффективностью сети BOS);
• сервис-менеджмент (уровень управления сервисом сети - SOS);
• сетевой менеджмент (уровень систем управления сетью - NOS);
• элемент-менеджмент (нижний уровень элемент-менеджеров ЕМ или систем
управления элементами сети EOS).
Функционирование каждого верхнего уровня в этой иерархии основано на информации
уровня, лежащего ниже, передаваемой через интерфейс между этими уровнями.
Элемент-менеджер ЕМ осуществляет управлением отдельными элементами сети NE, т.е.
оборудованием (мультиплексорами, коммутаторами, регенераторами и.т.д.) сети. Его задачи:
- конфигурация элементов сети - установление параметров конфигурации, например, на
значение каналов, распределение трибных интерфейсов, установка реального времени;
- мониторинг - определение степени работоспособности (статуса), сбор и обработка
сигналов о возникновении аварийных ситуации (алармов - А), несущих информацию типа
"в элементе сети NEi произошла ошибка Аi";
- управление функцией передачи - управление операционными параметрами, отвечающими за функционирование сети, а именно: проверка состояния интерфейсов, активация систем защиты для переключения на резервное оборудование;
- управление функциями TMN - управление потоками сигналов о возникновении
аварийных состояний, адресация возникающих при этом сообщений, формирование
критериев фильтрации ошибок, маршрутизация пакетов сообщений по служебным каналам,
формируемым за счет SOH в фреймах SDH, генерация и мониторинг сигналов
синхронизации;
- тестирование элементов сети - проведение тестов, характерных для данного типа оборудования;
- локализация NE в рамках выделенного слоя - осуществление сервиса NE и обработка
информации от NE, специфических для данного слоя.
Функции ЕМ могут интерпретироваться как независимые функции OS, осуществляемые
конкретными NE с помощью данного ЕМ через сервисные интерфейсы, поддерживаемые данной
OS. Для осуществления этих функций все NE должны быть известны и различаемы для конкретной
OS. Если несколько OS реализуют одни и те же сервисные интерфейсы, то в этом случае функции
элемент-менеджмента могут быть распределены по нескольким OSi, как это показано ниже на
рис.6.1.
Сетевой менеджер NM, или система управления сетью NMS, призваны управлять сетевым
уровнем, или сетью в целом. На этом уровне менеджер абстрагируется от отдельных элементов сети,
рассматриваемых с точки зрения выполнения задач, управляемых элемент-менеджером. Это не значит, что NM их не видит, они рассматриваются здесь как элементы, поддерживающие сетевые
связи - маршруты в терминологии SDH. NM использует следующие функции NE:
- функцию связи, осуществляемую всеми элементами, имеющими возможность кросскоммутации;
- функцию доступа к мультиплексору, осуществляемую всеми мультиплексорами;
- функцию секции передачи, реализуемую между точками связи или между точкой связи и
мультиплексором.
Рис. 6.1. Общая схема управления телекоммуникационными сетями TCN
Сетевой менеджер осуществляет следующие функции:
- мониторинг - проверка маршрута передачи с использованием функции проверки
окончания маршрута, проверка качества передачи и самой возможности связи, при
этом NE используются либо непосредственно самой OS, либо через операционную
систему ЕМ;
- управление сетевой топологией - управление функцией связи для переключения
маршрутов передачи (в том числе и в результате сбоев и последующего восстановления
маршрута);
- локализация в рамках выделенного слоя - осуществление сервиса NM и обработка
информации от NE, специфических для данного слоя.
Как и в любом слое NM обеспечивает маршруты для слоя SM.
Сервис-менеджер обеспечивает традиционные для сетей виды сервиса - телефонный сервис,
передачу данных различного вида и др. Он выполняет следующие функции:
- мониторинг - проверка возможности осуществления сервиса, а также
доступности маршрутов передачи, подготовленных в слое NM;
- управление - управление характеристиками сервиса, а также формирование
запросов сетевому уровню на изменение маршрутов передачи;
- локализация в рамках выделенного слоя - осуществление сервиса SM и обработка
информации от NM.
SM также обеспечивает информацию о новых видах сервиса для слоя ВМ.
Бизнес-менеджер обеспечивает мониторинг и управление типами сервиса, а также формирование запросов на уровень сервиса, лежащий ниже, на изменение вида сервиса.
6.2. Сеть управления телекоммуникациями TMN.
Сетевой-, элемент- и сервис-менеджеры формируют то, что принято сейчас считать ядром сети
управления телекоммуникациями - TMN. TMN обеспечивает функции менеджмента и управления
для телекоммуникационных сетей и сервиса и предлагает связь между TMN и этими сетями и
сервисом.
6.2.1. Концепция TMN и общая схема управления
Основная концепция TMN заключается в формировании такой архитектуры, которая позволит
связать различные типы управляющих систем OS - EOS, NOS, SOS, как между собой, так и с
элементами сети NE (сетевым оборудованием) для обмена управляющей информацией с помощью
стандартных интерфейсов, протоколов и сообщений.
Общая схема управления телекоммуникационными сетями TCN с помощью сети
управления TMN приведена на рис.6.1. Здесь OSj могут быть связаны между собой через общую
сеть передачи данных DCN (управляемую рабочей станцией WS), которая также связывает их с
различным аналоговым и цифровым телекоммуникационным оборудованием, объединенным в
общую телекоммуникационную сеть TCN. Предполагается, что TMN будет поддерживать пять
типов менеджмента и управления:
-
управление рабочими характеристиками систем;
управление отказами и обеспечение надежности работы систем;
управление конфигурацией систем;
менеджмент бухгалтерской отчетности и тарификации (биллинга) в системе;
управление безопасностью систем и обеспечение конфиденциальности информации,
циркулирующей в них.
6.2.2. Архитектура TMN
Архитектура TMN рассматривается в трех аспектах:
- функциональном, определяющим состав функциональных блоков, позволяющий реализовать сеть
TMN любой сложности;
- информационном, основанном на объектно-ориентированном подходе и принципах OSI;
- физическом, описывающем реализуемые интерфейсы и примеры физических компонентов TMN.
6.2.2.1. Функциональные блоки и их компоненты
TMN включает ряд функциональных блоков, выполняющие следующие одноименные функции (в
скобках даны термины, используемые в русских переводах стандартов ITU-T):
OSF - функции управляющей (операционной) системы OS;
MF
- функция устройств сопряжения М (медиаторная функция);
NEF - функция сетевого элемента NE;
QAF - функция Q-адаптера QA;
WSF - функция рабочей станции WS.
Для передачи информации между указанными блоками TMN используется функция передачи
данных DCF. Пары функциональных блоков, обменивающихся информацией, разделены между собой
опорными (или интерфейсными) точками. Три из указанных блоков, выполняющих функции NEF,
QAF и WSF, принадлежат TMN лишь частично (рис.6.2).
Рис.6.2. Типы и положение
интерфейсов в схеме управления
сетью
Функциональные блоки не только выполняют указанные функции, но и содержат
дополнительные функциональные компоненты, реализующие определенные функции, а именно:
Блок OSF - обрабатывает управляющую информацию с целью мониторинга и/или управления, а
также реализует функцию управляющего приложения OSF-MAF;
Блок MF - обрабатывает информацию, передаваемую между блоками OSF и NEF (или QAF), позволяя запоминать, фильтровать, адаптировать и сжимать информацию, а также реализует
функцию управляющего приложения MF-MAF;
Блок NEF - включает функции связи, являющиеся объектом управления, а также реализует функцию
управляющего приложения NEF-MAF;
Блок QAF - подключает к TMN логические объекты класса NEF или QSF, не являющиеся частью
TMN, осуществляя связь между опорными точками внутри и вне TMN, а также реализует
функцию управляющего приложения QAF-MAF;
Блок WSF - позволяет интерпретировать информацию TMN в терминах, понятных пользователю управляющей информации.
Дополнительные функциональные компоненты, игравшие ранее самостоятельную роль в
качестве блоков TMN, теперь включены в состав функциональных блоков. К ним относятся:
MAF - функция управляющего приложения - фактически осуществляет управляющий
(административный) сервис TMN, может играть роль либо Менеджера, либо Агента ,
используется в функциональных блоках MF, NF, OSF и QSF (см. п.6.2.2.2);
MIB - база управляющей информации - играет роль репозитария (информационного архива)
управляющих объектов, не является объектом стандартизации TMN, используется в схеме
дистанционного мониторинга RMON, а также протоколом SNMP, применяется во всех,
кроме WSF, функциональных блоках;
ICF
- функция преобразования информации - используется в промежуточных системах для
трансляции информационной модели с интерфейса на интерфейс, используется в
функциональных блоках MF, OSF, QAF;
PF
- функция представления - преобразует информацию к удобному для отображения виду,
используется в функциональном блоке WSF;
НМА - человеко-машинная адаптация - преобразует информацию MAF к удобному для отображения виду, используется в функциональных блоках OSF, MF;
MCF - функция передачи сообщения - используется для обмена управляющей информацией,
содержащейся в сообщении, используется во всех функциональных блоках;
DCF
- функция передачи данных - используется для передачи информации между блоками, наделенными управляющими функциями.
Опорные точки сети TMN
В сети TMN вводятся опорные (интерфейсные) точки, определяющие границы сервиса. Эти
точки делятся на две группы. Первая - включает точки внутри TMN, вторая - вне её. Точки первой
группы делятся на три класса:
- q - точки между блоками OSF, QAF, MF и NEF, обеспечивают информационный обмен между
блоками в рамках информационной модели, описанной в стандарте ITU-T М.3100; эти точки
делятся на два типа:
- qx - точки между двумя блоками MF или блоком MF и остальными блоками;
- q3 - точки между двумя блоками OSF или блоком OSF и остальными блоками;
- f - точки для подключения блоков WSF к OSF и/или к MF, подробнее описаны в рекомендации
ITU-Т Rec. M.3300;
- х - точки между OSF, принадлежащих двум TMN.
Точки второй группы делятся на два класса:
- g - точки между WSF и пользователем (см. определение в стандарте ITU-T Rec. Z.300);
- m - точки между QAF и управляемым объектом, не принадлежащим TMN.
В соответствии с положением указанных опорных точек определяется положение соответствующих им интерфейсов TMN, обозначаемых заглавными буквами. Оно показано на рис.6.2 и рис.6.4.
Пунктиром на рис.6.2 отмечены границы TMN. В соответствии с ними интерфейсы Q и F являются
внутренними для TMN, интерфейс X - пограничным, а интерфейсы М и G - внешними.
Функция передачи данных DCF
Основная цель DCF - создать транспортный механизм для передачи информации между блоками, наделенными управляющими функциями (рис.6.3). В нашем случае это функции TMN блоков А
и В. Характер взаимодействия между ними равноправный (одноранговый). Механизм
взаимодействия осуществляется путем ретрансляции DCF на уровне OSI. Этот механизм может
обеспечить все функции, характерные для первых трех уровней модели OSI (физического, звена
передачи данных и сетевого), или их эквивалент.
Рис. 6.3. Соотношение между функциями передачи данных DCF и сообщений MCF
Внешний доступ к TMN
Доступ к TMN должен быть как со стороны другой такой же TMN, так и со стороны
пользователя сети. Схема такого доступа и взаимодействия двух сетей TMN приведена на рис.6.4. При
организации доступа пользователя должны быть предусмотрены стандартные в таких случаях
процедуры, включая меры защиты, преобразование протоколов, трансляцию функций и сервисное
обслуживание.
Рис. 6.4. Типы и положение интерфейсов между блоками управляющих функций
6.2.2.2. Информационный аспект архитектуры
При создании информационной модели обмена данными (сообщениями) в TMN используется
объектно-ориентированный подход (ООП) и концепция Менеджер/Агент.
ООП рассматривает управление обменом информацией в TMN в терминах Менеджер - Агент Объекты. Менеджер (рис.6.5), представляя управляющую открытую систему, издает в процессе
управления управляемой открытой системой директивы и получает в качестве обратной связи от
объекта управления уведомления об их исполнении. Директивы, направленные от Менеджера к объекту,
доводятся до объекта управления Агентом. Уведомления, направленные от объекта к Менеджеру,
доводятся до Менеджера тем же Агентом.
Рис. 6.5. Схема взаимодействия между Менеджером, Агентом и объектами
Один Менеджер может быть вовлечен в информационный обмен с несколькими Агентами и,
наоборот, один Агент может взаимодействовать с несколькими Менеджерами. Агент может
игнорировать директивы Менеджера по соображениям нарушения секретности доступа к объекту или
другим причинам. Все взаимодействие между Менеджером и Агентом осуществляется на основе использования протокола общей управляющей информации CMIP и сервиса общей управляющей
информации CMIS, описанных в рекомендациях ITU-T Rec. X.711 и ITU-T Rec. X.710.
Указанная схема взаимодействия может быть использована при организации связи и взаимодействия между несколькими системами на основе TMN. На рис.6.6 показана схема взаимодействия
трех каскадно связанных сетями TMN систем А, В и С, в которой система А управляет системой В,
которая, в свою очередь, управляет системой С. Здесь Менеджер М системы А управляет системой В,
ориентируясь на информационную модель системы В, которую он "видит" благодаря тому, что она
хранится в базе MIB системы В и доступна для М через Агента А этой системы. На основе этой
информации М, используя сервис CMIS и протокол CMIP организует движение вниз по стеку протоколов OSI системы А от прикладного уровня до физического, на котором происходит связь со стеком
протоколов OSI системы В, а затем движение по нему вверх с выходом через CMIS/CMIP на Агента
системы А. Он реализует директиву от Менеджера М по управлению объектами (ресурсами) системы
В, отображаемыми в MIB. По цепи обратной связи Менеджер М системы А получает уведомление от
этого объекта через Агента системы В. По цепи прямой связи информация об изменении статуса/состояния объекта (ресурса) отображается в MIB системы В и поступает Менеджеру М системы В,
управляющему системой С. Алгоритм действий Менеджера М системы В аналогичен описанному для
системы А. Ясно, что уведомление, получаемое Менеджером М системы В, передается далее в систему
А и производит изменение в MIB систем С и В.
Рис. 6.6. Пример связи и взаимодействия TMN систем
6.2.2.3. Общий аспект архитектуры TMN
Функциональный и информационный аспекты взаимодействия систем на основе TMN, кратко
описанные выше, являются хорошей основой для рассмотрения общего аспекта или собственно
архитектуры TMN. На рис.6.7 представлен простой пример такой архитектуры управления сетями, где
функциональные блоки представлены выполняющими только свои обязательные функции (NEF, MF,
QAF, OSF, WSF для NE, MD, QA, OS и WS соответственно). Эти блоки могут выполнять и
другие (необязательные) функции.
Рис. 6.7. Общая архитектура управления телекоммуникационными сетями
В этой схеме (рис.6.7) управляющая система OS взаимодействует с телекоммуникационными сетями через три типа интерфейса, соответствующие опорным точкам: X, F, Q3. Взаимодействие осуществляется через сеть передачи данных DCN, реализующую протоколы уровней OSI 1-3 и поддерживающую функцию DCF. DCN может состоять из нескольких связанных между собой подсетей различного
типа. Например, это могут быть подсети, образованные каналами связи данных типа DCC в сетях SDH.
Через интерфейс F сеть DCN связана с рабочей станцией WS, играющей роль монитора управляющей системы. Интерфейс X связывает DCN с "внешним миром", через интерфейс Q3 DCN может
быть напрямую связана с сетевым элементом NE или с Q-адаптером QA, позволяющим подключать
оборудование, имеющее несовместимые с TMN интерфейсы. Наконец, через интерфейсы Q3 и F сеть
DCN подключается к устройствам сопряжения MD.
Устройства MD, в свою очередь, через интерфейс Qx подключаются к другим DCN или к подсетям той-же DCN, которые через интерфейсы Qx связаны напрямую с NE и QA.
Протоколы TMN
Кроме указанных выше протоколов CMIP, CMIS, существуют группы протоколов, поддерживающих каждый из указанных выше интерфейсов: Q3> Qx, X и F. Выбор протокола зависит от требований
по реализации данной физической конфигурации. Прикладной уровень (верхний уровень семиуровневой модели взаимодействия открытых систем OSI/ISO) является общим для всех групп протоколов,
причем он не всегда требуется. Для интерфейса Q3 на верхних уровнях (с 4 по 7) модели OSI используются протоколы в соответствии с рекомендацией ITU-T Rec. Q.812, на нижних уровнях (с 1 по 3) в соответствии с рекомендацией ITU-T Rec. Q.811. При этом первые три уровня требуются практически
всегда, так как транспорт сообщений TMN осуществляется протоколами сетевого уровня.
Для оборудования, не имеющего такого интероперабельного интерфейса как Q-интерфейс,
приходится конвертировать используемые протоколы и сообщения в формат соответствующего интероперабельного интерфейса. Такая конвертация осуществляется MCF, а также QAF, которые могут
быть реализованы в QA, NE, MD или OS.
Примеры реализации DCN
В сетях SDH, использующих концепцию Менеджер-Агент, взаимодействие DCN реализуется с
использованием MCF. На рис.6.8а,б приведены два примера реализации таких сетей, обеспечивающих
функцию DCF в среде SDH. Объединяющий овал на рисунке указывает, что оба интерфейса имеют
объединений транспорт.
Рис. 6.8а. Примеры TMN для управления сетью SDH
Рис. 6.8б. Примеры TMN для управления сетью SDH
В первом примере Менеджер управляющей системы OS, реализует функцию управляющего
приложения OSF-MAF и управляет, используя интерфейс Q3 и встроенные каналы управления ЕСС,
устройством сопряжения MD и элементами сети NE1 и NE2 через MCF. Кроме этого, через интерфейсы
Q3 и Qx реализуется и стандартная для концепции Менеджер-Агент схема управления устройствами MD,
NE1 и управляемым объектом МО.
Во втором примере используется только эта стандартная схема управления всеми устройствами,
поддержанная функцией MF-MAF и осуществляемая через интерфейсы Q3 и Qx.
Лекция 12.
6.3. Общая схема управления сетью SDH.
В свете вышесказанного, рассмотрим более подробно схему управления сетью SDH. Схема
организационного управления сетью (рис.6.9) многоуровневая. Нижний уровень этой схемы включает
SDH NE, которые обеспечивают транспортный сервис. Функции MAF внутри них осуществляют связь с
одноранговыми NE и поддержку управления ими, а также устройствами MD и управляющей системой
OS.
Рис. 6.9. Общая схема управления сетью SDH
На схеме используются следующие обозначения:
MCF - функция передачи сообщения
А
- агент
MAF - функция управляющего приложения
М
- менеджер
NEF -функция сетевого элемента
МО - управляемый объект
ЕСС - встроенный канал управления
F, Q – интерфейсы
Нижний уровень состоит из трех сетевых элементов и в целом напоминает рис. 6.86 (два нижних блока). В каждом элементе логически выделены три функции: MCF, MAF и NEF, причем MAF каждого элемента может включать Агент или Менеджер или их оба. Управляющее сообщение, поступающее
по ЕСС через интерфейсы F и Q или от элемента другой (не SDH) сети, передается с помощью MCF,
затем интерпретируется с помощью MAF и через Агента, интерпретирующего NEF, передается на
управляемый объект МО. Реакция объекта передается обратно через Агента и Менеджера в канал ЕСС,
или через интерфейсы F и Q на средний уровень - MD, взаимодействующий непосредственно с OS,
которая управляется от ЕМ или NMS. Формат сообщений в такой многоуровневой структуре поддерживается одинаковым, как при движении по горизонтали - NE-NE, так и по вертикали: NE-MD, MD-OS.
6.3.1 Подсеть SMS сети управления SMN
Сеть управления SDH (SMN), будучи сама составной частью TMN, состоит из нескольких
подсетей SMS. Архитектура SMS и их взаимодействие с TMN приведены на рис. 6.10.
Рис. 6.10. Архитектура подсетей SMS и взаимодействие SMS с TMN
Отметим ряд особенностей этой архитектуры:
- несколько адресуемых NE могут располагаться в одном месте, доступ к которому осуществляется
через шлюзовые элементы сети GNE, например GNEE - GNEQ;
- функция MCF имеет возможность завершать, маршрутизировать или обрабатывать сообщения,
передаваемые по ЕСС или через внешний Q-интерфейс;
- на основе ЕСС можно сформировать звено связи между офисами или местами установки
оборудования;
- в пределах одного места установки оборудования можно организовать связь, используя либо
встроенные каналы управления ЕСС, либо локальную сеть связи LCN.
Топология SMS и ЕСС
Каждая SMS должна иметь хотя бы один элемент, соединеный с MD или OS, он называется шлюзовым
элементом сети GNE, так как служит шлюзом в подсеть SMS.
На топологию сети ЕСС не накладывается ограничений - это может быть звезда, шина, кольцо
или ячеистая сеть.
6.3.2. Функции Управления
6.3.2.1. Общие функции управления
Управление каналами ЕСС. Так как ЕСС используются для связи NE, то каналы ЕСС должны иметь
следующие функции:
- запрос/получение сетевых параметров, таких как размер пакета, временные промежутки, качество сервиса и т.д.;
- формирование маршрутизации сообщения между узлами DCC;
- менеджмент сетевых адресов (возможное преобразование форматов адресов);
- запрос/получение сетевого статуса DCC для данного узла;
- возможность разрешать/запрещать доступ к DCC.
Фиксация временных событий. На все события, требующие фиксации во времени ставится
временная метка с разрешением в одну секунду. Время фиксируется по показанию локального таймера
NE.
Другие функции. Другие общие функции, например, защита на различных уровнях или обеспечение безопасности, дистанционный вход в сеть, загрузка и модификация программного обеспечения,
обеспечиваются в настоящее время производителями SDH оборудования.
6.3.2.2.
Управление сообщениями об аварийных ситуациях
Наблюдение за сообщениями об аварийных ситуациях. Оно включает обнаружение таких сообщений
и фиксацию/сохранение сообщений о тех событиях и условиях, которые сопутствовали их появлению,
причем не только в том оборудовании, в котором они были обнаружены. OS SMN должна поддерживать
следующие функции:
- автономное сообщение о всех сигналах о возникновении аварийной ситуации;
- запрос на сообщение о всех зарегистрированных сигналах о возникновении аварийной
ситуации;
- сообщение о всех таких сигналах;
- разрешение/запрет на автономное сообщение о всех сигналах о возникновении
аварийной ситуации;
- сообщение о статусе функции "разрешение/запрет на автономное сообщение о всех
подобных сигналах".
Отслеживание истории сигналов/сообщений о возникновении аварийной ситуации. Оно
включает запись моментов возникновения таких сигналов и их хранение в регистровом файле, регистры
которого содержат все параметры сообщения о возникшей аварийной ситуации. Регистры могут быть
считаны по запросу или периодически. OS определяет режим работы регистров: либо запись до
заполнения с последующей остановкой или полным стиранием, либо непрерывная запись с циклическим возвратом от конца к началу с перезаписью старых событий.
Другие функции. Из них можно отметить, например, тестирование и регистрацию SDH оборудования.
Основные типы сообщений о возникновении аварийной ситуации. Для того, чтобы получить
более полное представление о типах аварийных ситуаций, которые отслеживаются в сети SDH, они
представлены в виде таб. 6.1, где в левом столбце помещены типы аварийных ситуаций, а в верхней
строке - места их возможного возникновения. В ячейках таблицы помещен символ R, если требуется
регистрация данного типа аварийной ситуации, или О, если такая регистрация не обязательна.
Таблица 6.1. Основные типы сообщений об аварийных ситуациях, отслеживаемые в сети SDH
В таблице использованы следующие сокращения:
TF
Сбой при передаче
RS
Регенераторная секция
LOS
Потеря сигнала
MS
Мультиплексная секция
Path HOVC
Маршрут VC верхнего
LOF Потеря фрейма
LOP Потеря указателя
FERF Сбой при приеме на удаленном конце
TIM
Несовпадение идентификатора трассировки
уровня
Path LOVC
Маршрут VC нижнего
уровня
SLM Несовпадение типа сигнала
PPI/LPA
LOM Потеря мультифрейма
AIS
физический интерфейс/
Сигнал индикации аварийного состояния
адаптпция маршрута VC
Ехс Слишком много ошибок
LTI
Потеря синхронизации на входе
SD
Ухудшение качества сигнала
Плезиохронный
нижнего уровня
Хронирующий источник
SETS
синхронного оборудования
SPI Физический интерфейс SDH
Для нагрузки, требующей
R1
индикации R3 мультифрейма
Если подтверждается
R2
использование байта J2
в VC-11, VC-12 и VC-2
R3
Для байт-синхронного
отображения
6.3.2.3.
Управление рабочими характеристиками
Сбор данных о рабочих характеристиках системы
Он связан как правило с определением параметров ошибок, описанных в рекомендации ITU-T
Rec. G.826. При их определении используются следующие ключевые термины:
- ЕВ
- блок с ошибками;
- ES
- секунда с ошибками;
- SES
- секунда с серьезными ошибками;
- CSES - последовательные секунды с серьезными ошибками.
В основном используются следующие параметры ошибок (отнесенные к неискаженному
интервалу измерения параметров): коэффициент ошибок по секундам с ошибками ESR, коэффициент ошибок по секундам с серьезными ошибками SESR, коэффициент ошибок по блокам с
фоновыми ошибками BBER (здесь под блоками с фоновыми ошибками ВВЕ понимаются те блоки
с ошибками, что не вошли в SES).
Отслеживание истории мониторинга рабочих характеристик
Отслеживание истории осуществляется заполнением двух типов регистровых файлов: 24часовыми файлами и 15-минутными файлами. Текущий 24-часовой регистровый файл по заполнении
снабжается текущей датой и перегружается в регистровый файл со вчерашней датой. Шестнадцать
15-минутных регистровых файлов образуют 4-часовую очередь с дисциплиной обслуживания
"первый на входе - первый на выходе" FIFO.
Использование временных окон
Общая стратегия их использования описана в рекомендациях ITU-T Rec. M.20, М.2100,
М.2120. В нашем случае с помощью OS в NE можно установить либо 15-минутное, либо 24-часовое
временное окно. Как только время наступления события совпадает или выходит за границу установленного окна, генерируется уведомление о пересечении (временной) границы или порога TCN.
Генерация отчетов о характеристиках системы
Данные о рабочих характеристиках системы могут быть затребованы OS для анализа, используя интерфейс между OS и NE. Эти данные могут запрашиваться периодически либо сообщаться в
момент пересечения границы временного окна.
Мониторинг системы в недоступные интервалы времени
В интервалы времени, когда система недоступна, съем данных о характеристиках системы запрещен, однако моменты его начала и конца должны фиксироваться и храниться в регистровом файле
из 6 регистров (см. ниже) и иметь возможность считываться OS по крайней мере один раз в день.
Мониторинг дополнительных параметров
Дополнительные параметры, такие как:
- секунда, содержащая сигнал OOF (выход за границы фрейма) - OFS,
- число защитных переключений - PSC,
- длительность (определенного) защитного переключения - PSD,
- недоступные секунды - UAS.
Факт выравнивания указателя административного блока - AU PJE, а также CSES могут быть
полезны для управления, однако их мониторинг не обязателен. Если он осуществляется, то для
накопления предыстории указанных параметров (кроме CSES) используются регистровые файлы с
15-минутными или 24-часовыми временными окнами таким образом, как описано выше. Для
параметра AU PJE отдельно должны фиксироваться как положительные, так и отрицательные PJE
для одного выбранного AU внутри STM-N.
Событие CSES наступает тогда, когда обнаруживается последовательность из X или больше
SES. При обнаружении этого события последовательность прерывается фиксацией начала недоступного интервала времени, в течение которого CSES не регистрируются. Конец этого интервала фиксируется тогда, когда регистрируется секунда не являющаяся SES. По крайней мере, 6 CSES (вместе с
датами появления первых SES в последовательности) должны при этом запоминаться. Значение X
устанавливается OS в диапазоне от 2 до 9 в процессе ее конфигурации.
6.3.2.4. Управление конфигурацией
Статус и защитное переключение
Основное назначение защитного (резервного) переключения - подключить резервное
устройство вместо основного устройства. Основные функции, дающие возможность осуществить это
следующие:
- включение/выключение ручного режима защитного переключения,
- включение/выключение принудительного режима защитного переключения,
- включение/выключение блокировки,
- запрос/установка параметров автоматического защитного переключения - APS.
Другие функции
Другие мероприятия и функции, связанные с управлением конфигурацией, такие как разработка необходимого программно-аппаратного обеспечения и функции его инсталляции, равно как и
обеспечение необходимой секретности, относятся к компетенции производителя оборудования.
6.3.3. Протоколы и внутрисистемные взаимодействия
В рамках TMN подсеть SMS является локальной сетью связи LCN. Связь между SMS и OS может
осуществляться через одну или более сетей передачи данных DCN и LCN. Это требует организации
взаимодействия между SMS и либо DCN, либо LCN, также как и между DCN и LCN. Ниже кратко
рассмотрено только взаимодействие между SMS и DCN. Взаимодействие между сетями невозможно
без протоколов преобразования формата сообщений на интерфейсных стыках, которыми
обмениваются сети, причем будут рассмотрены только протоколы так или иначе связанные с
каналами DCC.
6.3.3.1. Обзор используемых протоколов
Для осуществления функций эксплуатации, администрирования, обслуживания и обеспечения
ОАМ&Р при передаче сообщений в сетях SDH по каналам передачи данных (DCC) необходимо использовать набор, или стек, протоколов, ориентированный на эталонную модель взаимодействия открытых систем OSI.
Ниже приведен список уровней OSI и соответствующих им протоколов, выбранных для обслуживания встроенных каналов управления (ЕСС) сетей SDH.
Физический уровень
- Протокол DCC не оговорен. DCC представляет физический
уровень,причем DCC регенераторной секции работает для
передачи сообщений как канал 192 кбит/с (байты SOH D1-D3), a
DCC мультиплексной секции - как канал 576 кбит/с (байты SOH
D4-D12).
Уровень звена данных
- Протокол LAPD. Обеспечивает через DCC сети SDH связь
"точка-точка" между каждой парой смежных
сетевых узлов. Используются два типа сервиса: передача
информации с подтверждением приема AITS (спецификация
этого типа основана на рекомендации ITU-T Rec. Q.921;
используется по умолчанию), передача информации без
подтверждения приема UITS (спецификация этого типа сервиса
основана на рекомендациях ITU-T Rec. Q.921, Q.922 и ISO 8473).
Сетевой уровень
-В соответствии с рекомендацией ITU-T Rec. Q. 811 используется
протокол ISO 8473. Он обеспечивает дейтаграммный (т.е. не
ориентированный на установление предварительного соединения)
сервис, удобный для высококачественных высокоскоростных
сетей. Этот же стандарт определяет протоколы сведения,
используемые для передачи как по ориентированным, так и по не
ориентированным на установление соединения подсетям на уровне
звена данных, для чего используется функция качества
обслуживания QOS. Ее параметры определяются протоколом ISO
8473 и относятся к компетенции сетевого оператора.
Транспортный уровень - Требуемый транспортный протокол - протокол класса 4,
обеспечивающий в соответствии с рекомендацией ITU-T Rec.
Q.812 надежную доставку по сети и транспорт не
ориентированного на установление соединения низлежащего
сетевого сервиса (см. стандарт ISO 8073/AD2), осуществляемые на
уровне звена данных как через ориентированные, так и через не
ориентированные на установление соединения подсети.
Сеансовый уровень
- Используется сеансовый протокол, в соответствии с
рекомендацией ITU-T Rec. Q.812 обеспечивающий синхронизацию
взаимодействующих систем связи при диалоге и управляющий, с
учетом требований двух верхних уровней, запросами на
транспортные соединения.
Уровень представлений - Используется протокол представлений, в соответствии с
рекомендацией ITU-T Rec. Q.812. Этот уровень и нотация
абстрактного синтаксиса ASN.1 должны обеспечивать
возможность понимания как контекста, так и синтаксиса
информации, передаваемой с прикладного уровня на низлежащие
уровни.
Прикладной уровень
- Используется протокол CMIP (см. стандарт ISO 9596). Поддержка
протокола передачи файла, доступа и менеджмента FTAM не
требуется. В рамках CMIP используются следующие опции:
- сервисный элемент общей управляющей информации CMISE,
- сервисный элемент дистанционных операций ROSE,
- сервисный элемент ассоциированного управления ACSE
6.3.3.2. Внутрисистемные взаимодействия
Каналы DCC регенераторных и мультиплексных секций используют сетевой протокол без установления соединения CLNP, описанный в ISO 8473. Связь в сети DCN между OS и SMS также базируется на основе протоколов OSI. Используется сетевой протокол с установлением соединения
CONP технологии Х.25, описанный в стандарте ISO 8208, с протоколом IP в качестве одной из опций
в OS.
Согласно модели OSI взаимодействие между подсетями SMS и DCN должно происходить на
сетевом уровне, тогда как транспортный и более высокие уровни используются для взаимодействия
между конечными системами, например, SNE и OS. Сетевой уровень, в соответствии со стандартом
ISO 7498, должен быть прозрачен для потока данных между конечными системами, т.е. поток данных
обрабатывается функциями маршрутизации и ретрансляции сетевого уровня и может зависеть
только от качества сетевого сервиса различных подсетей. Взаимодействие подуровней сетевого
уровня регламентируется стандартом ISO 8648.
Взаимодействие между SMS и DCN
При передаче сообщений между SMS и DCN происходит взаимодействие между стеками протоколов CLNP (в SMS) и CONP (в DCN). На нижних уровнях OSI взаимодействие основано на
стандарте ISO 10172. Стандарт ISO определяет функциональный блок взаимодействия IFU,
который и осуществляет функцию ретрансляции и/или преобразование протокольных блоков
данных PDU между сетями.
Ретрансляция на сетевом уровне
Блок IFU, функционирующий в режиме ретрансляции на сетевом уровне (NLR), является
регулярной промежуточной системой и представляет единственный удовлетворяющий OSI метод
взаимодействия между конечными системами, имеющими различные сетевые протоколы. Под
взаимодействием понимается функция сетевого уровня, определенная стандартами ISO 7498 и ISO
8648).
Правила функционирования CLNP на сети пакетной коммутации (PSN) X.25, определяются
функцией сведения, зависящей от подсети (SNDCF), описанной в стандарте ISO 8473.
Режим NLR может обеспечить взаимодействие между SMN и DCN, если обе сети используют
протокол CLNP и соединение типа ТР Class 4 (ТР4). В этом случае сетевой сервис верхнего уровня
SMS SNE - DCN OS играет роль сервиса, соответствующего режиму взаимодействия без установления соединения на сети Х.25, обеспечивающей (через сеть DCN с протоколом CONP)
взаимодействие IFU с OS. При этом IFU анализирует адреса назначения сетевых протокольных
блоков данных NPDU, полученных от SMN, и транслирует соответствующие CLNP NPDU от SMS на
коммутируемые виртуальные цепи SVC X.25 сети DCN.
6.3.4. Интерфейсы взаимодействия
Из всех интерфейсов, взаимодействующих с сетью TMN (рис.6.2), здесь будут рассмотрены только
два интерфейса Q и F, которые являются внутренними интерфейсами сети TMN. Наиболее важным из
них безусловно является группа интерфейсов, объединенных общим названием Q-интерфейс.
6.3.4.1. Q-интерфейс
Для взаимодействия с сетью TMN, SMS использует Q-интерфейс (рекомендация CCITT G.771),
имеющий три набора или стека протоколов: В1, В2, ВЗ, определенных в рекомендации ITU-T G.773.
Эти стеки протоколов были позднее заменены на стеки: А1, А2 - короткий стек и CONS1, CLNS1,
CLNS2 (вместо В1, В2, ВЗ соответственно) - полный стек, определенный в рекомендации G.773. В
этой последней публикации описаны только стеки А1 и А2, которые в основном соответствуют
интерфейсу Qx, причем выбор соответствующего стека остается за производителем оборудования.
Профиль протоколов CONS1, CLNS1 и CLNS2 для уровней 1-3 модели OSI описан в рекомендации
ITU-T Q.811, а для уровней 4-7 - в ITU-T Q.812. Они соответствуют как интерфейсу Оз, так и Qx (при
необходимости реализации всех уровней модели OSI) сетей SDH.
Короткие стеки протоколов А1 и А2 представлены в таб.6.2.
Таблица 6.2. Стеки протоколов А1 и А2
Для уровней 4-6 модели OSI протоколы и отображающие функции не регламентируются. Более
подробно это рассмотрено в рекомендации G.773.
Скорости передачи, поддерживаемые интерфейсом Qx, зависят от стека протоколов. Для А1
они равны 19200 и 64000 бит/с, хотя можно использовать и 128 кбит/с. Для А2 она равна 1 Мбит/с
или выше.
На рис. 6.11 приведена модель сети DCN, на которой белые кружочки на концах линий показывают положение интерфейсов Q3, соединительные линии между ними - маршруты связи между
выделенными точками, а двухбуквенный код αβ указывает типы сетей, подключенных к
интерфейсам и вовлеченных во взаимодействие. Буква α указывает на сеть, с которой данный
интерфейс физически соединен, а буква β - на сеть, с которой соединен другой, взаимодействующий с
ним, интерфейс. Например, код интерфейса ga (интерфейс показан у левого верхнего блока CLNS
X.25) говорит, что данный интерфейс соединен с сетью CLNS/X.25 (буква g соответствует сети с
пакетной коммутацией Х.25, тип сервиса CLNS, см. расшифровку под рисунком) и через сеть DCN
по маршруту ga -ag связан с интерфейсом"ag, соединенным с сетью PSPDN (буква a соответствует
сети передачи данных общего пользования с пакетной коммутацией PSPON, тип сервиса CONS).
Рис. 6.11. Модель сети DCN с маршрутами связи интерфейсов Q3
Пояснения к рис. 6.11.
- К интерфейсам Q3 могут подключаться OS, MD, QA и NE (на рис. не показаны).
- Черными кружочками показаны опорные точки блоков взаимодействия IWU.
- Функции взаимодействия типа 1 - функции, которые выполняются на границах между
подсетями и не прозрачны для конечных систем.
- Функции взаимодействия типа 2 - функции, которые выполняются на границах между
подсетями и могут быть прозрачны для конечных систем.
Сеть DCN разбита по типу сервиса на две части: сеть, использующая режим без установления
соединений (CLM) - CLNS и сеть, использующая режим установления соединений (СМ) -CONS.
При этом используются следующие профили протоколов нижних трех уровней:
CONS1 - пакетный интерфейс, использующий протокол Х.25 с режимом установления соединений,
применим к опорной точке между PSPDN и OS/MD/QA/NE;
CONS2 - пакетный интерфейс, использующий протокол Х.31 с режимом установления соединений
на D-канале ISDN, применим к опорной точке между ISDN и OS/MD/QA/NE;
CONS3 - пакетный интерфейс, использующий протокол Х.31 с режимом установления соединений
на В-канале ISDN, применим к опорной точке между ISDN и OS/MD/QA/NE;
CONS5
- интерфейс, использующий протоколы системы сигнализации SS#7 MTP и SS#7 SCCP с
режимом установления соединений;
CONS6 - пакетный интерфейс, использующий протокол Х.25 с режимом установления соединений
через локальную сеть, применим к OS/MD/QA/NE, подключаемым к LAN;
CLNS1
- интерфейс, использующий локальные сети Ethernet с протоколом типа ISO 8802-2 и режимом без установления соединений, применим к опорной точке между LAN и
OS/MD/QA/NE;
CLNS2
- интерфейс с режимом без установления соединений, использующий IP протокол на сети
Х.25 с режимом установления соединений, применим к опорной точке между PSPDN и
OS/MD/QA/NE.
Скорости передачи, поддерживаемые интерфейсом Q3, зависят от типа CLNS. Для CLNS1 она
составляет 1, 10 Мбит/с или выше. Для CLNS2 соответствуют ряду: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 и
64000 бит/с (допустимо в течение некоторого переходного периода использование скоростей 48000 и
56000 бит/с).
Для CLNS1 в качестве физической среды распространения сигнала используют коаксиальный
кабель, экранированную витую пару или ВОК. Для CLNS2 в качестве соединительных разъемов
допустимо использовать те, что поддерживают интерфейсные протоколы Х.21, Х.21 bis и интерфейсы
серии V. К этим интерфейсам из широко известных относятся Х.21 и V.35 и из не очень широко
известных ISO 2110 (Х.21 bis), ISO 2593 (Х.21, Х.21 bis), ISO 4902 (Х.21 bis) и ISO 4903 (Х.21).
Описание сигналов на контактах и их соответствие сигналам интерфейсов Х.21 и Х.21 bis также
приведены в рекомендации ITU-T Q.811.
6.3.4.2. F-интерфейс
Согласно общей концепции, местоположение интерфейса F соответствует положению опорных точек
f. Как было указано выше, через интерфейс F сеть DCN связана с рабочей станцией WS - монитором
управляющей системы. Благодаря этой связи обеспечивается выполнение функций OSF и MF, осуществляющих, как было описано выше, ряд управляющих действий, например:
- общую обработку управляющей информации,
- реализацию функции управляющего приложения OSF-MAF,
- обработку информации, передаваемой между блоками OSF и NEF (или QAF),
- реализацию функции управляющего приложения MF-MAF.
Возможностей управления сетью через интерфейс F со стороны диспетчера сети, сидящего
за дисплейным пультом управления WS, достаточно много даже на уровне основных функций
управления, включающих (раздел 6.3.2) общие функции управления, управление потоками
сообщений о возникновении аварийных ситуаций, управление рабочими характеристиками
оборудования, управление конфигурацией, управление выставлением счетов, обеспечение
надежности и сохранение безопасности функционирования системы, а также ее тестирование.
Более подробно эти возможности перечислены в Приложении А к рекомендации ITU-T M.3300.
Лекция 13.
7. Перспективы развития сетей SDH.
Стремительное развитие компьютерных, информационных и сетевых технологий в мире за последнее
десятилетие привело к появлению большого числа новых терминов, циркулирующих в среде специалистов в виде особого жаргона, основанного в массе своей на использовании русских калек с английских терминов. Отечественные институты стандартизации в силу ряда известных обстоятельств
оказалась неподготовленной к тому, чтобы переварить нахлынувший поток терминов и предложить их
отечественные эквиваленты, узаконенные соответствующими стандартами.
В этой связи специалисты по сетевым технологиям, сами занялись наведением порядка в терминологии, используя единственно возможный в такой ситуации подход с позиции здравого смысла и
использования статистики применения тех или иных терминов.
Альтернативная терминология отечественных специалистов по электросвязи, зародившаяся еще
до широкого развития компьютерных сетевых технологий, продолжала существовать в русских
переводах стандартов CCITT и ITU-T и была отражена в РТМ.
7.1. Истоки появления новой терминологии
Традиционные телефонные (проводные и беспроводные) сети связи, использующие аналоговые методы
передачи, уже давно пережили свой столетний юбилей и сформировали свою устойчивую терминологию. Традиционные ЭВМ общего назначения недавно отметили свой пятидесятилетний
юбилей и их терминология в основе своей также устоялась.
Системы цифровой телефонии и компьютерные сети, напротив, начали развиваться только с
начала 60-х годов, когда ЭВМ уже вышли на рубеж третьего поколения. Наиболее важные моменты
этого развития, как мне кажется, следующие:
1962
- начало эксплуатации компанией Bell System первой коммерческой системы цифровой
телефонии с каналами DS0 (64 кбит/с), мультиплексируемыми в канал Т1 (1.544 Мбит/с). Она
положила начало созданию PDH иерархии;
1963
- появление ЭВМ 3-го поколения - IBM System-360 с байт-ориентированной структурой
данных и "каналом" для приема/передачи и мультиплексирования низкоскоростных потоков
данных, упрощающим схему организации сетей ЭВМ - послужило мощным стимулом и
основой для развития первых компьютерных сетей;
1970-72 - появление ЕС-ЭВМ (отечественного аналога IBM System-360) и публикация отечественных
стандартов на аппаратуру оконечного оборудования данных ООД, аппаратуру окончания
канала данных АКД и систем передачи данных СПД - послужило стимулом и основой для
создания отечественных компьютерных сетей;
1975
- разработка системной сетевой архитектуры - SNA (IBM), решившей ряд ключевых вопросов организации интерфейсов доступа в сеть и создания многомашинных сетевых комплексов - первая попытка стандартизации компьютерных сетевых решений;
1981
- начало систематических работ по локальным сетям на основе ПК;
1983
- разработка базовой модели взаимодействия открытых систем - OSI (ВОС), открывшей
возможности стандартизации и использования сетевого оборудования различных
производителей в одной сети;
1988
- публикация базовых стандартов CCITT на технологию синхронной цифровой иерархии
-SDH, широко используемую в настоящее время для создания региональных, межрегиональных и глобальных телекоммуникационных сетей.
Этот перечень показывает, что развитие компьютерных сетей и цифровых сетей связи, начиная с 1962 г.,
происходит практически параллельно, причем так, что отечественная терминология в обоих случаях (в
части передачи данных) остается достаточно единообразной (с приматом терминологии сетей связи)
вплоть до 1986 года, в основном благодаря усилиям Госстандарта.
В то же время компьютерная техника и технология развивались существенно быстрее, чем технологии цифровых сетей связи, где методы импульсно-кодовой модуляции и плезиохронной цифровой
иерархии были господствующими. В компьютерной технике не только происходила смена поколений,
но и появлялись новые классы ЭВМ - мини-, микро-, супер-ЭВМ, мультипроцессорные и многомашинные комплексы ЭВМ. Можно с уверенностью сказать, что развитие компьютерной техники,
ее внутренней архитектуры и технологии мультипроцессорной обработки явилось источником практически всех модельных решений, использованных позднее при развитии новых сетевых технологий. То
же можно сказать и о развитии терминологии. В области компьютерной техники и технологии она
охватывала существенно больший круг терминов, чем в технике цифровой связи.
Компьютерные сети в начале своего развития были в основном локальными и применялись
практически исключительно для передачи данных. В результате общая терминология компьютерных
сетей и сетевого оборудования мало отличалась от собственно компьютерной.
Сети цифровой связи, будучи в начале своего развития в основном глобальными телефонными сетями, использовались практически исключительно для передачи речи. В результате их терминология тяготела к традиционной терминологии аналоговых сетей связи и существенно
отличалась от компьютерной. Например, использовались термины стык вместо интерфейс, октет
вместо байт, цикл вместо кадр или фрейм, посылка вместо блок данных, уплотнение канала и
группообразование вместо мультиплексирование и так далее.
Если бы два типа сетей развивались параллельно и не пересекались, то существование двух
отличных друг от друга групп терминов, имеющих одинаковую этимологию, как-то могло бы быть
оправдано. Однако необходимость передавать данные на большие расстояния привела к использованию уже существовавших телефонных сетей и созданию наложенных сетей, использующих
технологии пакетной коммутации - Х.25, ретрансляции кадров - Frame Relay, режима асинхронной
передачи -ATM. Это позволило связывать локальные сети в единую глобальную сеть, формировать
виртуальные сети и их сегменты, использовать компьютер в качестве терминального или транзитного
узла сети путем простой установки интерфейсной карты в слот и связывать пользователей (абонентов
сети) путем простого изменения адреса в маршрутизаторе. В результате произошло
взаимопроникновение обеих типов сетей.
В этой ситуации различие терминологий стало объективным тормозом становления новых сетевых технологий, причем не "у них", разрабатывающих эти технологии, а у нас, в России, лишенной
в эти годы не только достаточного количества ПК, для организации ЛВС, но и (что более важно) отечественной литературы по цифровым сетям. У нас, где один термин, например, frame в зависимости
от технологии переводится специалистами то как цикл, то как кадр, то как посылка или пакет, но не
как фрейм.
Отсутствие отечественной терминологии в области новых информационных технологий
привело к широкому использованию русских "калек" и английской аббревиатуры в качестве новых
сетевых терминов, что дало возможность по крайней мере избежать какого - бы то ни было
непонимания в среде специалистов по локальным сетям. Сейчас можно сказать, что терминология
традиционных локальных сетей (Token Bus - ARCnet, Ethernet, Token Ring и FDDI) практически
устоялась. Аналогичная ситуация характерна и для других новых ЛВС технологий Switched Ethernet
и Fast Ethernet.
Сейчас, когда специалисты по локальным сетям активно готовятся к использованию и даже начали использовать технологии ATM и предполагают пользоваться технологией SDH для передачи потока ATM ячеек на физическом уровне, вопрос об использовании единой терминологии в локальных
и глобальных сетях стал как никогда актуальным.
7.2. Некоторые предложения по выбору терминологии в технологиях PDH и SDH
Приведу некоторые положения, которыми руководствовался автор при выборе нового термина или
его переводе с языка оригинала, и остановлюсь на некоторых спорных терминах. Так как все новые
сетевые термины пришли к нам "от них", то проблема терминологии сводится к проблеме их заимствования или адекватного перевода. Было бы логично при этом придерживаться ряда принципов:
1
- При выборе варианта перевода нужно следить, чтобы "множество возможных толкований"
данного варианта не пересекалось или минимально пересекалось с аналогичным множеством у
других терминов.
2 - Вариант перевода или термин должен сохранять этимологию исходного (переводимого) термина.
3 - При выборе варианта перевода следует учитывать сложившуюся практику перевода, если она не
противоречит другим принципам.
4 - Следует избегать описательных переводов терминов, а если этого сделать не удается - нужно
использовать "русскую кальку" в качестве нового термина, ожидая, что либо этот
термин-калька получит поддержку, либо другие предложат более удачный термин.
5 - Вариант перевода, используемый в качестве термина, должен быть кратким, позволяющим легко
образовывать производные формы или связки.
В последнее время у разных специалистов происходит сближение позиций по использованию
одинаковой терминологии. Например, сейчас практически не существует разногласий по двум распространенным дилеммам:
- октет - байт. В обоих случаях это поле длиной в восемь бит, обрабатываемое как единое
целое (термин октет в значении 8-битный (а не 7-битный) байт появился на рубеже 50-60 годов в
связи с развитием ИКМ). Практически все стали использовать термин байт.
- стык - интерфейс. В обоих случаях это совокупность технических и программных средств,
используемых для сопряжения устройств или систем, или программ. Практически везде стал
использоваться термин интерфейс, как более широкое понятие, используемое в связке с поясняющими его определениями: логический интерфейс, физический интерфейс, программный
интерфейс.
Вместе с тем существует ряд терминов, в том числе и трактуемых как наиболее правильные,
перевод которых и сейчас вызывает споры и в силу этого определенный выбор автора требует некоторого пояснения
В технологиях PDH и SDH используется довольно много новых терминов, не характерных для
других сетевых технологий. Одни из них переведены удачно, перевод других можно было - бы
оспорить. Ниже приведены некоторые наиболее важные из них:
1
- frame - переводится или как кадр, или как цикл, или как фрейм. Во всех случаях это блок
данных фиксированной длины, представляемый либо в виде одномерного последовательного
поля (технологии Frame Relay, PDH), либо в виде двумерной таблицы (технология SDH). Предлагается использовать термин кадр (для одномерного последовательного поля), либо фрейм (для
двумерной таблицы и вообще для технологий PDH и SDH, где они достаточно тесно переплетаются). В технологиях PDH и SDH традиционно для обоих представлений frame переводят как
"цикл". Однако цикл - понятие временное: "Цикл - совокупность явлений, процессов, составляющая кругооборот в течение известного промежутка времени". Фрейм - понятие
пространственное. Когда пишут, что цикл в SDH представляет собой структуру, состоящую из 9
строк и 270 столбцов, то, вольно или невольно, определяют временное понятие, как пространственное, что, по сути, является ошибкой. В то же время нормально звучат связки типа: "цикл повторения фрейма составляет ...", где временное понятие используется в качестве указания на периодичность повторения пространственного понятия.
Использование термина фрейм, позволяет избавиться и от еще одного непривычного термина
сверхцикл, предлагаемого в качестве эквивалента исходного термина multiframe (мультифрейм).
Приставка "мульти" напоминает о том, что мультифрейм получен путем мультиплексирования
фреймов. Приставка "сверх", напротив, не соответствует этимологии исходного термина.
2 - trib, tributary - переводится как компонентный сигнал, подчиненный сигнал или нагрузка,
поток нагрузки. Вариант, используемый автором - триб. Последний термин базируется на
русской кальке триб при переводе слова trib, tributary, к нему примыкает и группа производных
терминов с прилагательным трибный: трибный блок (tributary unit) трибный интерфейс
(tributary interface). Такой перевод кажется наиболее адекватным и вовсе не случайным. Разработчики технологий PDH и SDH, используя термин trib (tributary), хотели подчеркнуть тот факт,
что это не просто произвольная составляющая - компонентный сигнал, участвующая в схеме
мультиплексирования, а такая составляющая, которая соответствует (подчиняется) иерархии
PDH (PDH trib - триб PDH) или иерархии SDH (SDH trib - триб SDH). С этой точки зрения
термин, подчиненный сигнал сохраняет этимологию исходного термина. Однако он и
основанные на нем связки типа "интерфейс подчиненного сигнала" оказываются громоздкими по
сравнению с кратким и четким термином "трибный интерфейс". Как и в предыдущем случае
"русские кальки" - триб, трибный блок, трибный интерфейс звучат проще, полностью
сохраняют этимологию исходных терминов и что не менее важно нормально воспринимаются
специалистами по этим технологиям, воспитанными на оригинальных публикациях
рекомендаций CCITT (ITU-T). Что касается замечаний, что правильнее переводить трибутарий
(вместо триб) и соответственно трибутарный (вместо трибный), то замечу, что триб (trib) грамматически правильная краткая форма слова tributary (трибутарий). Именно ее в силу
краткости автор и предлагает использовать в качестве термина.
Для законченности рассуждений, дадим некоторые определения:
- триб - цифровой поток или сигнал, используемый в схеме мультиплексирования PDH или
SDH, или SONET иерархий для формирования более высокого уровня соответствующей
иерархии;
- триб PDH - триб, скорость передачи которого соответствует одной из PDH иерархий
(например, трибы 2, 8, 34, 140 Мбит/с соответствуют европейской иерархии PDH);
- триб SDH - триб, скорость передачи которого соответствует SDH иерархии (например, трибы
155, 622, 2488, 9952 Мбит/с);
- триб SONET - триб, скорость передачи которого соответствует иерархии SONET (например,
трибы 52, 104, 155, 207 и т.д. до п х 51.84 Мбит/с).
Чтобы показать разницу между понятием компонентный сигнал и триб, укажем, например, что
сигнал 512 кбит/с (так называемый дробный Ё1) может быть компонентным сигналом
мультиплексора, но не может быть трибом, так как не соответствует ни PDH, ни SDH, ни SONET
иерархиям.
Производные термины:
- трибный блок (TU) - блок данных, содержащий виртуальный контейнер (инкапсулирующий
один или несколько соответствующих трибов) вместе с указателем блока, определяющим положение начала полезной нагрузки внутри виртуального контейнера следующего уровня (в который инкапсулирован данный блок);
- группа грибных блоков (TUG) - структура, полученная в результате мультиплексирования
нескольких трибных блоков в схеме формирования модуля STM-N.
3 - alarm - переводится как тревожный сигнал, сигнал тревоги , сообщение об отказе
аварийн(ое\ый) состояние/сигнал. Широко используется производный термин -Alarm Indication
Signal (AIS) - сигнал индикации аварийного состояния. В книге автором используется перевод
слова alarm как "аварийное состояние", хотя и его перевод как "аларм", можно было бы
обосновать не только широким использованием его в жаргоне "сетевиков", но и потому, что он
краток, соответствует оригиналу и легко связывается для создания адекватных оригиналу
производных терминов, например, сигнал аларма, индикатор аларма, цветокодировка аларма,
статус аларма, а также потому, что это более широкое понятие. Оно не обязательно означает
аварийное состояние в нашем понимании или не всегда является сообщением об отказе. Образно
говоря, аларм понятие цветное, а не черно-белое, как сигнал тревоги. Оно отображает одно
(текущее, или привязанное к какому-то (прошедшему) моменту времени) состояние из множества
состояний системы. Алармы можно игнорировать (фильтровать) или группировать для
формирования обобщенного показателя.
4 - unit - переводится как блок в связках типа: AU - административный блок, AUG - группа
административных блоков, TU - трибный блок, TUG - группа трибных блоков; использование для
всех вышеназванных понятий термина модуль, трудно оправдать, хотя-бы потому, что в
оригинале стандартов используются оба термина: блок и модуль, причем последний
используется только для STM - синхронного транспортного модуля. Кроме того, модуль - законченное образование, тогда как блок - его составная часть. Как известно, в SDH иерархии TU,
TUG, AU, AUG - суть логические блоки (не существующие самостоятельно), из которых и
собирается физически существующий транспортный модуль STM.
Для других терминов, используемых автором, все необходимые определения терминов интересующиеся могут найти в соответствующих стандартах.
Для обозначения форматов данных, используемых в различных информационных
технологиях, используются различные термины, которые в ряде случаев обозначают одно и тоже.
Ниже приведены некоторые предложения по их унификации, основанные на анализе используемого
разнообразия терминов: ячейка, кадр, пакет, цикл, фрейм, контейнер и сообщение. Все они
фактически используются для одного и того же - для обозначения блока данных фиксированной или
переменной длины, имеющего определенную и различную (в зависимости от технологии) структуру
составляющих его полей. Наиболее логичным было бы использовать единообразную и вместе с тем
непересекающуюся терминологию, предлагаемую ниже вместе с кратким определением каждого
термина:
- кадр - блок данных постоянной (фиксированной) длины, представленный в одномерном
виде (ATM, FDDI, PDH);
- фрейм - блок данных постоянного (фиксированного) размера, представленный в двумерном
виде или развернутый в виде одномерного блока с сохранением структуры двумерного (PDH,
SDH);
- пакет - блок данных переменной длины, представленный в одномерном виде (Arcnet,
Ethernet, FDDI, Token Ring, Frame Relay, X.25, ISDN);
- сообщение - блок данных переменной длины, состоящий из нескольких кадров или пакетов,
представленный в одномерном виде;
- контейнер - блок данных, имеющий ряд фиксированных размеров, представленный в двумерном виде (SDH).
Что касается SDH, то в силу вышесказанного ее блоки данных следует называть фреймами,
если вы описываете их как фиксированную двумерную структуру (например, матрицу размера 9x270
-9 строк по 270 байт), или кадрами если рассматривать их как одномерный блок, не сохраняющий
структуру двумерного представления. Первое представление удобно для логических манипуляций и
анализа, второе - как блок для обработки в неком физическом устройстве. В данной книге автор использует для PDH и SDH единообразные термины фрейм и мультифрейм. Иначе пришлось бы использовать двойственные термины кадр, мультикадр/фрейм, мультифрейм, что не удобно, особенно
когда в одном тексте приходится описывать одну структуру, представляемую то в одномерном, то в
двумерном виде.
Заключение.
Переход от совокупности компонентных потоков Е1, Е3 и Е4 к прямым каналам
вывел технологию SDH в разряд технологии доступа. Но этот переход никак не
сказался на методах эксплуатации самой технологии. Но ситуация совершенно
меняется при переходе от классической SDH к NGSDH и ее «виртуальным
коридорам», теперь это не просто первичная сеть, предоставляющая типовые каналы,
а транспортная среда, «виртуальные коридоры которой позволяют организовать любой
обмен данными по схеме «точка-точка», И такое изменение философии SDH меняет
концепцию использования ее как технологии доступа.
Для того, чтобы понять изменения, которые вносят «виртуальные коридоры»
NGSDH в концепцию построения систем доступа, необходимо объединить знания о
технологии SDH как технологии доступа с современными преимуществами NGSDH.
1. Можно уверенно утверждать, что технология SDH/NGSDH как технология
доступа состоялась.
2. «Виртуальные коридоры» NGSDH позволяют создавать любые каналы обмена
данными от точки к точке по сети.
3. Демократичность современных сетей NGN позволяют использовать NGSDH как
технологию доступа везде, где есть потенциальная возможность создавать на ее основе
необходимые сетевые конфигурации.
4. Принцип конвергенции в сетях доступа предусматривает использование NGSDH
не только как самостоятельную технологию, но и как составную часть единой
конвергентной сети доступа.
На этих основаниях строится будущее использование NGSDH как технологии
доступа.
Список литературы.
1. Гордиенко В. Н., Тверецкий М. С. Многоканальные телекоммуникационные
системы. Учебник для вузов.-М.: Горячая линия-Телеком, 2005.-416 с.
2. Крухмалёв В. В., Гордиенко В. Н., Моченов А. Д. Цифровые системы передачи.
Учебное пособие для вузов/ Под ред. А. Д. Моченова.-: Горячая линия –Телеком,
2007.-352 с.
3. Слепов Н. Н. Синхронные цифровые сети SDH.-М.:Эко-Трендз, 1997.-148 с.
4. Муштаков Е. А., Кашин М. В. Основы SDH. Учебное пособие для вузов.Самара: СРТТЦ ПГАТИ, 2007-288 с.
5. Крухмалёв В. В., Моченов А. Д. Синхронные телекоммуникационные системы и
транспортные сети.Учебное пособие для вузов.- Ростов н/д: Рост. гос. ун-т путей
сообщения, 2009.-296 с.
6. Бакланов Н. Г. SDH→NGSDH: практический взгляд на развитие транспортных
сетей.-М.: Метротек, 2006.-734 с.
7. Кузнецов М. В. Синхронная цифровая иерархия. Учебное пособие для вузов.Самара: ПГАТИ, 2008.-